常用退火的三种方法
热处理原理以及退火正火淬火回火工艺
热处理原理以及退火正火淬火回火工艺金属热处理原理一、热处理的作用机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。
拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。
总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。
材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。
通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。
例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。
同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。
表6-1列出45钢制直径为F15mm 的均匀园棒材料经退火、正火、淬火加低温回火以及淬火加高温回火的不同热处理后的机械性能，导致性能差别如此大的原因是不同的热处理后内部组织截然不同。
同类型热处理（例如淬火）的加热温度与冷却条件要由材料成分确定。
这些表明，热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
二、热处理的基本要素热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。
这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。
加热是热处理的第一道工序。
不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。
加热分为两种，一种是在临界点A1以下的加热，此时不发生组织变化。
另一种是在A1以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。
保温的目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。
保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。
热处理知识
球化退火球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
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。
要知道 AC1线是什么，就一定要弄懂铁碳合金状态图。
见图。
因为A1线和A3线是铁碳合金状态图中的特性线。
AC1线和AC3线是略比A1线和A3线上移的类似特性线。
铁碳合金状态图表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。
淬火正火退火的作用
淬火正火退火的作用淬火、正火、退火是金属材料加工中常用的三种热处理方法。
它们各自具有不同的作用，可以使金属材料的性能得到改善，从而满足不同的使用要求。
一、淬火的作用淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
这种过程可以使金属材料的组织结构发生变化，从而改善其力学性能。
淬火的作用主要有以下几个方面：1.提高硬度和强度淬火可以使金属材料的晶粒细化，从而提高其硬度和强度。
这是因为淬火过程中，金属材料的组织结构发生了变化，原来的晶粒被破坏，新的晶粒在迅速冷却的过程中形成。
这些新的晶粒比原来的晶粒更细小，因此金属材料的硬度和强度也会相应提高。
2.改善耐磨性淬火可以使金属材料的表面硬度提高，从而改善其耐磨性。
这是因为淬火过程中，金属材料的表面形成了一层硬度更高的组织结构，这种组织结构可以有效地抵抗磨损。
3.提高韧性淬火可以使金属材料的韧性得到改善。
这是因为淬火过程中，金属材料的晶粒细化，晶界面积增加，从而使金属材料的韧性得到提高。
二、正火的作用正火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
这种过程可以使金属材料的组织结构得到改善，从而改善其力学性能。
正火的作用主要有以下几个方面：1.提高韧性正火可以使金属材料的韧性得到改善。
这是因为正火过程中，金属材料的晶粒得到了重新排列，晶界面积减少，从而使金属材料的韧性得到提高。
2.改善可加工性正火可以使金属材料的可加工性得到改善。
这是因为正火过程中，金属材料的组织结构得到了改善，晶粒得到了重新排列，从而使金属材料更容易被加工。
3.提高强度正火可以使金属材料的强度得到提高。
这是因为正火过程中，金属材料的晶粒得到了重新排列，晶界面积减少，从而使金属材料的强度得到提高。
三、退火的作用退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
这种过程可以使金属材料的组织结构得到改善，从而改善其力学性能。
退火的作用主要有以下几个方面：1.消除应力退火可以消除金属材料中的应力。
5.3 退火和正火
《金属材料与热处理》导学案 主备人：栾义 审核人：栾义 编号：014爱让每一名学生都做得更好！1 §5.3 退火和正火【使用说明】1、依据学习目标，全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完成导学案，小组长做好监督与检查，确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。
2、结合导学案中的问题提示，认真研读教材，回答相关问题。
3、要求每位同学认真预习、研读课本，找出不明白的问题，用红笔做好标记。
【学习目标】1、知识与技能：掌握钢的退火与正火的目的、方法和应用。
2、学习与方法：通过研读课本，积极讨论，踊跃展示，合理选用退火和正火方法。
3、情感态度价值观：激情投入，大胆质疑，快乐学习。
【重点难点】比较三种退火方法的的特点及应用如何合理选择退火和正火方法【自主学习】退火的概念和目的 重要级别：★★★★完全退火 重要级别：★★★★★球化退火 重要级别：★★★★★去应力退火 重要级别：★★★★★正火的概念和目的 重要级别：★★★★【合作探究】1、什么是退火？什么是正火？（注意两者定义的异同）常用的热处理设备是什么？2、写出完全退火、球化退火、去应力退火三者的定义。
班级： 姓名： 使用时间： 年 月 日爱让每一名学生都做得更好！ 2 3、退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪几种？指出退火方法的应用范围。
4、为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？若钢的原始组织中有明显的网状渗碳体，可以直接进行球化退火吗？5、正火和退火在目的、冷却速度、组织、性能和应用上的主要区别是什么？6、画出三种退火和正火方法的加热温度范围。
对于过共析钢，其退火和正火的加热温度各是多少？【当堂测验】1、20钢进行完全退火和正火后的显微组织分别什么？如果用20钢锻造毛坯制成20钢齿轮，为了改善其切削加工性能，应选择退火还是正火？【课后作业】1、理解掌握本导学案内容，并完成习题册第五章第三节相关题目。
【学后反思】。
钢的热处理复习与思考及答案
第四章 钢的热处理?复习与思考一、名词解释 1.热处理 热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预 期的组织结构与性能的工艺。
2.等温转变 等温转变是指工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保 持时，过冷奥氏体发生的相变。
3.连续冷却转变 连续冷却转变是指工件奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生 的相变。
4.马氏体 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体。
5.退火 钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。
6.正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。
7.淬火 钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体 组织的热处理工艺。
8.回火 回火是指工件淬硬后，加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。
9.表面热处理 表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。
10.渗碳 为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗 碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。
11.渗氮在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为 渗氮，又称氮化。
二、填空题 1.整体热处理分为 退火 、 正火 、 淬火 和 回火 等。
2.根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有： 感应加热 表面淬火、 火焰加热 表面淬火、 电接触加热 表面淬火、 电解液加热 表面淬火 等。
3.化学热处理方法很多，通常以渗入元素命名，如 渗碳 、 渗氮 、 碳氮 共渗 和 渗硼 等。
4.热处理工艺过程由 加热 、 保温 和 冷却 三个阶段组成。
5.共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P 、 S 和 T。
6.贝氏体分 上贝氏体 和 下贝氏体 两种。
7.淬火方法有： 单介质 淬火、 双介质 淬火、 马氏体分级 淬火 和 贝氏体等温 淬火等。
机械制造基础-简答题答案
第一部分工程材料四、简答题1．什么是工程材料？按其组成主要分为哪些种类?答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。
按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。
2．什么是金属的热处理？有哪些常用的热处理工艺？答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的工艺方法。
金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面热处理（包括表面淬火和化学热处理）和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。
3．钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：钢退火的主要目的是：①细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；②降低硬度，改善切削加工性；③消除残余应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④提高塑性、韧性，便于塑性加工⑤为最终热处理做好组织准备。
常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。
4．钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是①细化晶粒，改善组织，提高力学性能；②调整硬度，便于进行切削加工（↑HB)；③消除残余应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④为球化退火做好组织准备。
正火与退火的主要区别是冷却速度不同。
正火与退火的选用：①不同的退火方法有不同的应用围和目的，可根据零件的具体要求选用；②正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织．其室温组织硬度比退火略高，比球化退火更高；③一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。
为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火处理。
5．淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。
它是强化钢材最重要的热处理方法。
常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火。
6. 淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？答：淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消除淬火时产生的残余应力，提高材料的塑性和韧性，稳定组织和工件尺寸。
正火、退火、淬火与回火的区别
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“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。
（1）淬火（quenching）：将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。
通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性下降及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。
另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。
淬火工艺主要用于钢件。
淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。
（2）回火（tempering）：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。
回火一般紧接着淬火进行，其目的是：（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；（b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；（c）稳定组织与尺寸，保证精度；（d）改善和提高加工性能。
因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。
通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。
（3）正火（normalizing）：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。
其目的是：（a）去除材料的内应力；（b）降低材料的硬度，提高塑性。
（4）退火（annealing）：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、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。
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常用退火的三种方法
一、什么是常用退火算法
常用退火算法是一种基于概率的全局优化算法，通过模拟金属退火的过程来搜索问题的解空间。
它以一定的概率接受比当前解更差的解，以便能够跳出局部最优解，从而找到全局最优解。
常用退火算法在许多领域都有广泛的应用，特别是在组合优化、人工智能等领域。
二、简单退火算法
简单退火算法是最基本的退火算法，其核心思想是：通过不断降低温度来使系统逐渐趋于稳定，从而找到全局最优解。
简单退火算法的步骤如下：
1.初始化：随机生成当前解以及初始温度；
2.生成新解：根据当前解生成一个新解；
3.判断接受条件：计算当前解的目标函数值，以及新解的目标函数值。
若新解
的目标函数值较好，则直接接受新解；若新解的目标函数值较差，则以一定概率接受新解；
4.降温：通过逐步降低温度来逐渐减小接受差解的概率；
5.终止条件：重复步骤2-4，直到满足终止条件。
简单退火算法的关键在于接受差解的概率如何调整，一般会根据温度的变化来动态调整接受概率，以使系统在降温的过程中更容易跳出局部最优解。
三、模拟退火算法
模拟退火算法是对简单退火算法的改进，它在降温过程中引入了一个参数控制接受差解的概率变化。
模拟退火算法的步骤如下：
1.初始化：随机生成当前解以及初始温度；
2.生成新解：根据当前解生成一个新解；
3.计算接受概率：根据当前解的目标函数值和新解的目标函数值，计算接受新
解的概率；
4.判断是否接受：以接受概率作为依据，判断是否接受新解；
5.降温：通过逐步降低温度来逐渐减小接受差解的概率；
6.终止条件：重复步骤2-5，直到满足终止条件。
模拟退火算法的关键在于如何选择接受概率的变化方式，常见的选择方式有线性降温、指数降温等。
通过调整降温速率和接受概率的变化方式，可以更好地平衡全局搜索和局部搜索的能力。
四、改进的退火算法
除了简单退火算法和模拟退火算法，还存在许多改进的退火算法，以提高搜索效率和求解质量。
以下列举了几种改进的退火算法：
1.自适应退火算法：根据当前问题的特点，动态调整降温速率和接受概率，以
适应不同问题的求解过程；
2.遗传算法和退火算法的结合：将遗传算法的操作结合到退火算法中，通过交
叉、变异等操作来生成新解，以加快搜索过程；
3.并行退火算法：利用多核或多处理器的计算资源，同时搜索多个解，并通过
信息交流来提高搜索效率；
4.自适应权重退火算法：根据问题的特点，动态调整目标函数中不同部分的权
重，以更好地平衡局部和全局搜索的能力。
五、常用退火算法在实际问题中的应用
常用退火算法在许多实际问题中都有广泛的应用，例如：
1.旅行商问题：通过退火算法可以在多个候选解中找到一条最优的旅行路径；
2.排课问题：退火算法可以根据各个课程的要求和学生的需求，生成一份满足
各种约束条件的课程表；
3.机器学习的参数调优：通过退火算法可以搜索到最优的参数组合，以提高机
器学习模型的性能；
4.生产优化问题：退火算法可以帮助优化生产流程，找到最优的生产顺序和资
源分配方案。
六、总结
常用退火算法是一种全局优化算法，通过模拟金属退火的过程来搜索问题的解空间。
简单退火算法和模拟退火算法是最基础的退火算法，通过动态调整接受差解的概率来使系统逐渐趋于稳定，并找到全局最优解。
此外，还存在许多改进的退火算法，以提高搜索效率和求解质量。
常用退火算法在许多领域都有广泛的应用，对于解决一些复杂的实际问题有着重要的作用。