热处理的基本方法(正火与退火)
退火与正火
去应力退火
定义
为了去除由于形变加工、锻造、焊接等所所引起的及铸 件内存在的残余应力（但不引起组织的变化）而进行的退火， 称为去应力退火。
退火温度
退火温度范围很宽。由于材料成分、加工方法、内应力大 小及分布的不同，以及去除程度的不同，去应力退火的加热温 度范围很宽。 钢500~650℃；铸件500~550℃；焊件500~600℃。
将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温 度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光
体类组织的热处理工艺
退火、正火的定义、目的
退火的目的
退火的目的在于均匀化学成分、改善机械 性能及工艺性能、消除或减少内应力，并 为零件最终热处理准备合适的内部组织。
正火的目的
获得一定的硬度、细化晶 粒和较均匀的组织和性能。
速度，原始组织，塑性变形
➢片状P
长时间保温 粒状P
略低于A1
球化过程最慢
➢片状P 加热
略高于A1
A＋未溶Fe3C
保温
缓冷
粒状P
A＋粒状Fe3C
珠光体球化过程
再结晶退火
定义
经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温 适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消 除形变强化和残余应力的热处理工艺称为再结晶退火。
谢 谢 观 赏
目的
消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善切削性 能及压延成型性能。
退火温度
在高于再结晶温度下进行。再结晶温度随着合金成分及冷
塑性变形量而有所变化。再结晶温度因材料不同而不同。 Fe
450℃； Cu 270℃； Al 100℃；钢材650~700 ℃；Cu合金 600~700 ℃；Al合金350~400 ℃。
热处理基础知识
一、热处理1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
3、固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
4、时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
5、固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。
6、时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。
7、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。
8、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
9、钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。
习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。
中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。
低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10、调质处理(quenching and tempering)：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。
它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。
11、钎焊：用钎料将两种工件加热融化粘合在一起的热处理工艺。
常见热处理 —退火与正火
4、热处理的目的是提高工件的强度和硬度。
答案：× 答案：√
（ ）
5、任何热处理都由加热、保温和冷却三个阶段组成。（）
6、退火热处理可以提高材料硬度，改善内部组织，细化 晶粒。（） 答案：× 答案：√
7、正火比退火冷却速度快，组织细，强度、硬度高。（）
小结：
退火与正火工艺过程、目的及两种热处理工艺的选
3）只消除内应力，选去应力退火。
4）一般工件应先选正火，复杂工件选退火。
练一练 A.完全退火 B.正火 C.球化退火
1、为提高低碳钢的切削加工性，通常采用（ ）处理。
答案：B
2、45钢退火与正火后的强度关是（ ）。 A.退火>正火 答案：B 3、为了降低零件的制造成本，选择正火和退火时， 应优先采用（ ）。 A.正火 答案：A B.退火 C.都行 B.退火<正火 C.退火=正火
退火分类
1）完全退火
2）球化退火
3）去应力退火
1）完全退火
是将钢加热到完全奥氏体化，随之缓慢冷却，以
获得接近平衡状态组织的工艺方式。
目的：平衡组织，降低硬度、细化晶粒、充 分消除内应力。
45号钢锻件完全退火
2）球化退火
是将钢加热到临界点温度以上，保温一定时间，以不 大于50℃/h的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化 物呈球状的工艺方法。 目的：降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火做 准备。 T10钢球化退火
项目二 常见热处理
—— 退火与正火
一. 普通热处理
普通热处理有“四火”。
1、退火
将钢加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷 却的热处理艺。
目的：
1）降低硬度，以利于切削加工；
2)提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；
退火、正火、淬火、回火对比和区别
退火、正火、淬火、回火对比和区别1、退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
2、退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
3、正火；是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
4、淬火；是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。
淬火后钢件变硬，但同时变脆。
为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
以下是网上查阅的资料，可以了解退火、淬火、回火的差异和作用，供参考：1.退火概念:所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。
退火目的和作用:(1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;(2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备;(3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。
2.淬火概念:淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
淬火目的和作用:淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。
(注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。
退火与正火的区别
退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。
目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
退火定义将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。
目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。
退火工艺随目的之不同而有多种，如等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。
1、金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。
2、把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后，使缓慢冷却。
退火可以减低金属硬度和脆性，增加可塑性。
也叫焖火。
退火的目的(1) 降低硬度，改善切削加工性；(2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；(3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
在生产中，退火工艺应用很广泛。
根据工件要求退火的目的不同，退火的工艺规范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。
另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。
正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。
②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。
钢热处理工艺的四把火-退火、正火、淬火、回火
正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥பைடு நூலகம்料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命
5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的退火、正火、淬火和回火是金属材料加工处理中常用的热处理工艺。
它们在改变金属材料的结构和性能方面起着重要作用。
下面我将详细介绍这四种热处理工艺的定义、种类和目的。
一、退火的定义、种类和目的退火是指将金属材料加热至一定温度，然后在适当时间内缓慢冷却到常温，目的是使金属材料的组织、性能得到改善。
根据不同的金属材料和工艺要求，退火可以分为完全退火、球化退火、局部退火等不同种类。
完全退火适用于细化组织、低硬度和高塑性要求的材料；球化退火适用于高碳钢、合金钢等材料的球化组织，提高加工性能；局部退火适用于局部加工后的材料，消除残余应力。
二、正火的定义、种类和目的正火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后在空气中冷却或水中淬火，目的是提高金属材料的硬度和强度。
常见的正火工艺包括空气冷却正火、水淬火等。
空气冷却正火适用于一些低碳钢、合金钢，可以提高硬度和强度；水淬火适用于中高碳钢、合金钢，可以获得更高的硬度和强度。
三、淬火的定义、种类和目的淬火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却到室温，以获得马氏体组织和高硬度。
淬火可以分为油淬火、水淬火、盐浴淬火等多种类型。
油淬火适用于较低碳含量的钢，可以降低变形和开裂；水淬火适用于中高碳钢，能够获得更高的硬度和强度；盐浴淬火适用于部分合金钢和特殊材料，可以减少氧化和脱碳。
四、回火的定义、种类和目的回火是指将经过淬火处理的金属材料加热至较低温度，然后进行适当时长的保温，最终冷却。
回火的目的是消除淬火过程中产生的残余应力，调整组织和提高韧性。
常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火等种类。
低温回火适用于高碳合金钢，可以保持硬度的同时提高韧性；中温回火适用于一些工具钢，能使硬度和韧性达到平衡；高温回火适用于低碳钢和合金钢，有助于提高韧性。
个人观点和理解热处理工艺是金属材料加工中至关重要的一环，不同的工艺可以改变金属材料的结构和性能，从而满足不同的工程要求。
热处理的基本方法正火与退火
2、目的：
降低硬度，便于切削加工，防止淬火加热时 奥氏体晶粒粗大，减小工件变形和开裂倾向。
3、说明：
将片层的珠光体转变为球状形细小颗粒的 备注：碳素工具钢、合金工具钢、 渗碳体。弥散分布在铁素体之中。 滚动轴承钢等，这些锻件加工后必
须进行球化处理
(3)退火的工艺：
③去应力退火
1、概念：为去除由于形变加工、锻造、 焊接等所引起的及铸件内存在的残余应 力（但不引起组织的变化）而进行的退 火。 2、目的：去除残余应力。 3、应用：铸造、锻造、焊接等存在残余 应力的工件。 4、温度的确定：去应力退火的温度范围 很宽，应根据具体情况而定(500～650℃)。 5、冷却方式：去应力退火均应缓慢冷却 到室温，以免产生新的应力。
选择原则：
含碳小于0.25%的钢应采用正火，以提高硬度，改善切削加工性能。 含碳量为0.25~0.5%的钢,可以采用退火或正火处理，但一般采用正
火处理。正火后其硬度接近于最佳切削加工硬度。
含碳量为0.50~0.75%的钢，一般采用完全退火，以降低硬度，改善 切削加工性能。
含碳量为0.75~1.0%的钢，做弹簧用完全退火；做刀具采用球化退火。 含碳量大于1.0%的钢,用于制造工具,均采用球化退火作预备热处理. 当钢中含有较多合金元素时,一般用高温回火来降低硬度,以便切削
5、应注意的问题： 低碳钢正火的目的：提高硬度，改善切削性能。
■低碳钢正火：如正火后硬度仍低，可造当提高加热温度增大过冷奥氏体的 稳定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体。 中碳钢正火：应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式。 过共析钢正火：消除网状碳化物。
加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中，为抑制自由碳化物的析出使 其获得伪共析组织，采用较大冷速，如鼓风，喷雾，甚至油冷，水冷至Ar1 点以下，取出空冷。 4．双重正火
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备注：过共析钢不能采用完全退火， 因为会产生网状渗碳体。
(3)退火的工艺：
②球化退火 1、概念： 使钢中的碳化物球化，或获得球状珠光体的 退火工艺。 加热温度:Ac1＋20～30℃。冷却速度:不大于
50℃/h
2、目的： 降低硬度，便于切削加工，防止淬火加热时 奥氏体晶粒粗大，减小工件变形和开裂倾向。 3、说明： 将片层的珠光体转变为球状形细小颗粒的 备注：碳素工具钢、合金工具钢、 滚动轴承钢等，这些锻件加工后必 渗碳体。弥散分布在铁素体之中。
须进行球化处理
(3)退火的工艺：
③去应力退火
1、概念：为去除由于形变加工、锻造、 焊接等所引起的及铸件内存在的残余应 力（但不引起组织的变化）而进行的退 火。 2、目的：去除残余应力。 3、应用：铸造、锻造、焊接等存在残余 应力的工件。 4、温度的确定：去应力退火的温度范围 很宽，应根据具体情况而定(500～650℃)。 5、冷却方式：去应力退火均应缓慢冷却 到室温，以免产生新的应力。
2、目的及用途： 为消除网状碳化物，过共析钢的球化退火提供细片状球光体， 改善组织，消除热加工缺陷。如消除粗大铁素体块，消除魏氏组 织。 提高硬度，改善切削加工性能。 作为普通零件的最终热处理。 3 、温度选择： 为缩短工件在高温时的停留时间，而心部又能达到 要求得加热温度，采用稍高于完全退火的温度。
法有： ①完全退火。
②球化退火。
③去应力退火。
(3)退火的工艺：
①完全退火(均匀化退火）
1、定义 将钢件或钢材加热到Ac3点以上30～ 50℃,使之完全奥氏体化,然后随炉冷却， 获得接近于平衡组织的热处理工艺 2、目的 细化晶粒,降低硬度,改善切削性能, 消除内应力。 3、适用范围 含碳0.30-0.60%的亚共析钢（中碳钢） 及低、中碳合金结构钢的 锻件、铸件、 热轧型材，有时也用于焊接件。
每一步的积累都会铸造美好的明天
45钢正火与退火状态的力学性能对比
工艺方法 Rm(MPa) A11.3(%)
ak(J/cm2)
50 ~ 80 40 ~ 60
HBW
正 退
火 火
700~800 650~700
15 ~ 20 15 ~ 20
~200 ~180
3、退火与正火的选用 根据钢种，前后连接的冷热加工工艺，以及最终加工零件 使用条件来进行。 选择原则： 含碳小于0.25%的钢应采用正火，以提高硬度，改善切削加工性能。 含碳量为0.25~0.5%的钢,可以采用退火或正火处理，但一般采用正 火处理。正火后其硬度接近于最佳切削加工硬度。 含碳量为0.50~0.75%的钢，一般采用完全退火，以降低硬度，改善 切削加工性能。 含碳量为0.75~1.0%的钢，做弹簧用完全退火；做刀具采用球化退火。 含碳量大于1.0%的钢,用于制造工具,均采用球化退火作预备热处理. 当钢中含有较多合金元素时,一般用高温回火来降低硬度,以便切热到到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷 却（一般是随炉冷却）的热处理工艺。
(2)退火的目的：
①降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工。 ②细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做好组织准备。
③消除残余内应力，防止工件变形与开裂。
(3)退火的工艺：
根据加热温度和目
的的不同，常用的退火方
退火、正火后钢的组织和性能
1、组织比较 相同点：均是珠光体型组织 不同点： 正火得到的珠光体，过冷度较大，片间距细小； 完全退火得到的珠光体片间距较大。 2．性能比较 亚共析钢：正火的强度、硬度、韧性较高，塑性相仿； 过共析钢：退火后强度、硬度、韧性均低于正火的，只有球化 退火的，因其所得组织为球状珠光体，故其综合性能优于正火的。 总之，对于含碳量相同的工件，正火后的强度和硬度要高于的 退火的。
4、保温时间：以工件烧透为准。
5、应注意的问题： 低碳钢正火的目的：提高硬度，改善切削性能。
■低碳钢正火：如正火后硬度仍低，可造当提高加热温度增大过冷奥氏体的
稳定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体。 中碳钢正火：应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式。 过共析钢正火：消除网状碳化物。 加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中，为抑制自由碳化物的析出使 其获得伪共析组织，采用较大冷速，如鼓风，喷雾，甚至油冷，水冷至Ar1 点以下，取出空冷。 4．双重正火 有些锻件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达到细化组织 的目的，采用两次正火。 第一次正火：Ac3+150 ~200 ℃以扩散办法消除粗大组织，使成分均匀。 第二次正火：Ac3+30~50 ℃ 目的是为了细化组织。
一、本节课的要求： 1、了解钢的退火、正火的应用。 2、掌握钢的退火、正火的工艺 二、本节课的重难点 重点：钢的退火、正火工艺 难点：退火与正火的选择及工艺分析
机械零件的一般加工工艺为：
毛坯（锻造或者铸造） 退火或回火 机械粗加工
作为预备热处理，只有工件要求不 高时才作为最终热处理。
其作用是：消除前一工序所造成的某 些组织缺陷及内应力，改善领口的切削 加工性能。 淬火+回火（或表面热处理） 机械精加工
3、目的： 1）降低硬度，改善切削性能； 2）获得均匀组织，改善热处理工艺性( 加热时过热敏感性，变形，热裂倾向小 )； 3 ）经淬火、回火后获得优良的综合机 械性能 ( 原始组织为球状时，经淬火回 火后强度硬度相同时，塑性韧性更好， 具有更高的接触疲劳强度和更长的寿命 )。
1、概念：
加热温度Ac3（Accm) +（30~50℃），保温然后空冷。