钢的退火与正火 PPT课件

过共析钢：含碳量在0.8以上时， Ac1以上30~50℃。这时得到的马氏体
有了足够的硬度同时保持未溶解的颗粒状碳化物也可以提高材料的硬度 和耐磨性。如果加热温度过高，淬火开裂的倾向加大，淬火后残余奥氏 体量增加反而降低硬度；
合金钢：合金元素大多可以阻止奥氏体晶粒长大，为了合金元素的均匀，
加热温度和保温时间都要比碳钢可稍编辑微课提件P高PT一些。
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9.2.1 淬火加热温度
淬火加热温度的确定应以获得晶粒 细小、成分均匀的奥氏体为原则， 以便得到细小的马氏体组织。
亚共析钢：Ac3以上30~50℃，铁素
体可以全部溶解得到得到单一的奥 氏体，从而消除未溶铁素体而带来 的软相。也不宜过高，防止奥氏体 晶粒粗大带来马氏体粗大，并且温 度高带来的热变形也将严重。
方法：将钢较慢(100~150℃/hr)
加热到500－650℃(低于A1)， 保温后随炉慢冷(50~100℃/hr) 到200~300℃以下出炉。
目的：无相变发生，组织没有明显变化，可完全消除残余内应力。
如果材料原始有大的弹性应变能存在，可发生再结晶，组织也会有对应
的变化。
用途： 锻造冷却未全恢复塑性变形，铸件的冷却热应力，焊接构件
的热应力，拉、拔、挤压的加工硬化等都会存在残余内应，利用去应力
退火可以消除变形或其它原因产生的内应力。
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9.1.2 正火
将钢加热到Ac3和Accm以上30~50℃，保温得到均匀的奥氏体后，从炉 中取出自然空冷，发生珠光体型转变的热处理工艺称为“正火”。
由于冷速大于退火，得到的珠光体组织较细，材料硬度和强度均比 退火要高。合金钢在空气中冷却可能发生珠光体型、贝氏体型甚至 马氏体型相变，但正火一般是指空冷时珠光体转变的这一部分。

机械制造基础
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火的主要目的：
降低或调整硬度,以便于切削加工; 消除或降低残余应力,以防变形、开裂; 细化晶粒、改善组织,提高力学性能
钢的热：
完全退火; 球化退火 去应力退火
钢的热处理
1.1 钢的退火
完全退火
完全退火是把钢加热到完全奥氏体化,保温后随之缓慢冷 却的退火工艺
完全退火常用于含碳量小于0.8%的碳素钢,45钢完全退 火时的加热温度为840～860℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
球化退火
对于含碳量大于0.8%的碳素工具钢、合金工具钢、轴承 钢等常采用球化退火
球化退火能使钢中碳化物球状(或颗粒状)化,碳素工具钢 球化退火的加热温度为760～780℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
去应力退火
去应力退火不改变钢的内部组织,只是为了消除或降低 内应力
其加热温度较低(一般为500～600℃)
钢的热处理
1.2 钢的正火
将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃,保温适当的 时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。
正火同退火的比较：
正火的冷却速度比退火冷却速度较快 生产周期比退火短
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢的退火和正火
1.1 钢的退火 1.2 钢的正火
退火和正火经常作为钢的预先热处理工序,安排在铸造、锻 造和焊接之后或粗加工之前,以消除前一工序所造成的某些组织缺 陷及内应力,为随后的切削加工及热处理作好组织上的准备。
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火是将钢材(或钢件)加热到适当温度,保温一定时间,随后缓慢 冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。

第一章 钢的退火与正火
一、钢的退火 1.完全退火
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《热处理工艺及设备》
第一章 钢的退火与正火
一、钢的退火 1.完全退火 一般热轧钢材由于终轧温度较高，轧后冷却速度不一， 组织性能不均，内应力较大，硬度偏高，冷拉时表面易 产生拉伤，模具磨损也较大。此外坯料端部需加热锻尖， 组织发生变化，硬度及内应力也偏高，冷拉时易折断。 为克服上述缺点，冷拉伸变形前大部分热轧坯料需进行 退火（或正火），使硬度保持在207-255HBS。中碳钢、 合金结构钢、弹簧钢及易切钢（如40、40Cr、35SiMn、 30CrMnSi、60Si2Mn、Y20等）冷拉坯料常需进行完全 退火。
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《热处理工艺及设备》
第一章 钢的退火与正火
一、钢的退火 分类:
图8-6 各种退火、正火工艺加热温度示意图
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《热处理工艺及设备》
第一章 钢的退火与正火
一、钢的退火 1.完全退火 定义：将钢加热到Ac3以上30～50º C，保温一定时间， 使组织完全奥氏体后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的 热处理工艺。 目的：细化晶粒，均匀组织、消除内应力和热加工缺陷， 降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性变形性能。 退火后组织：F+P 应用：亚共析钢
钢的热处理工艺概述
04:44:02
《热处理工艺及设备》
钢的热处理工艺概述
图8-3 真空退火炉
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《热处理工艺及设备》
第一章 钢的退火与正火
一、钢的退火 定义:将组织偏离平衡状态的钢加热至适当温度，保温 一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近于平衡状态组织 的热处理工艺。 目的: 降低钢的硬度，提高塑性利于切削加工 消除钢中残余应力防止工件变形 改善组织，细化晶粒

钢的退火、正火、淬火 和回火
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
Байду номын сангаас
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you

）
完全退火（亚共析钢） 加热温度 Ac3 + 30～50℃ 缓冷→ F + P 目的：细化晶粒，均匀化组织， 降低硬度 → 切削性↑ 等温退火（亚共析钢） 等温转变→F + P，再缓冷 球化退火（共析、过共析钢） 在Ac１+ 20～40℃保温， 使Fe3C 球化，再缓冷 → 球状P（F + 球状F3C） 目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑
细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中P%（S%） → 强度、韧性、硬度↑
）
2) 预先热处理 —— 淬火、球化退火前改善组织。
3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。
of
3.5 & Chapter 3
扩散退火 加热至略低于固相线 目的：使成分、组织均匀 再结晶退火 加热温度 T再 + 100～200℃ 目的：消除加工硬化 去应力退火 加热温度＜ Ac1 ，一般为 500～ 650℃ 目的：消除冷热加工后的内应力
三、正火工艺及其应用
加热、保温后，空冷→ S（ + F 或 Fe3C粒
加热温度 Ac3 ( Accm ) + 30～50℃， 空冷 → S 过共析钢正火加热温度 必须高于Accm。 其目 的是消除网状渗碳体。 应用： 1) 钢的最终热处理
第四节钢的退火与正火一、退火和正火的目的•降低或提高硬度，便于进行切削加工。
•消除残余应力。
•细化晶粒，改善组织以提高钢的力学性能。
•为最终热处理作好组织准备。
二、退火工艺及其应用
•完全退火和等温退火
（亚共析钢）
•球化退火
（共析、过共析钢）
•去应力退火 •扩散退火
加热、保温后，缓冷(炉冷)→ 近平衡组织 P（ + F 或 Fe3C球

2、中温回火（350-500） ºC 组织：T回=F针+Fe3C粒 目的：获得高的弹性极限、 屈服点和较好的韧性。又称 弹性处理。硬度为3545HRC. 应用：弹性零件及热锻模具 等。
第二节 钢的普通热处理工艺
3、高温回火（500650）ºC
组织：S回=F块 +Fe3C球
目的：获得良好的综 合力学性能。硬度 为25-35HRC.
第二节 钢的普通热处理工艺
3 退火种类
完全退火
重结晶 退火
扩散退火
球化退火 退 火
低温 退火
去应力退火 再结晶退火
普通退火
等温退火 普通球化
退火
等温球化 退火
第二节 钢的普通热处理工艺
1）完全退火
定义：将钢加热Ac3以上 30-
50ºC,完全奥氏体后，保 温一定时间随之缓慢冷 却到600ºC以下，出炉 空冷。
淬透性好的钢，经淬火回火后，截 面上组织均匀一致，综合力学性能好。 因此，钢的淬透性对提高大截面零件 的力学性能，发挥材料潜力，具有重
第二节 钢的普通热处理工艺
淬透性的大小对钢的热处理后的 力学性能的影响
淬透钢
未淬透钢
第二节 钢的普通热处理工艺
（五）钢的淬硬 性
➢淬硬性：是指钢在理想条件下淬火成马氏体后 所能达到的最高硬度。
Wc≤0.5%
亚共析钢 Ac3+30～50
Wc＞0.5%
共析钢 Ac1+30～50
M M + A残 M + A残
过共析钢 Ac1+30～50 M+Fe3C+A残
第二节 钢的普通热处理工艺
2、合金钢 由于多数合金元素(Mn、P除外) 对奥氏体晶粒长大有阻碍作用， 因而合金钢淬火温度比碳钢高。

热处理工艺 , SMSE,CUMT
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一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需 再进行细化晶粒处理。
热处理工艺 , SMSE,CUMT
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2、完全退火
加热使钢完全A化后缓冷的工艺
适用：中碳钢（亚共析钢） 温度：Ac3+30～50℃， 保温时间：长时间保温，
降低硬度，改善切 加热到AC1＋20～
削性能，提高塑性 40℃，然后缓冷
韧性，为淬火作组
织准备
改善或消除枝晶偏 加热到Tm以下 析，使成分均匀化 100～200℃，
先缓冷，后空冷
消除加工硬化，提 加热到再结晶
高塑性
温度，再空冷
组织 F＋P
球状 珠光 体
粗大 组织
等轴 晶
应用
亚共析钢的铸、 锻、轧件，焊接 件
四、正火与退火的正确选用
➢改善切削加工性
热Hale Waihona Puke 理工艺 , SMSE,CUMT本章首页 上一页 下一页 返 回
热处理工艺 , SMSE,CUMT
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➢改善冷变形性能 球化退火和再结晶退火
➢改善组织缺陷并为淬火作组织准备 亚共析钢：完全退火或正火 过共析钢：正火＋球化退火
热处理工艺 , SMSE,CUMT
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3. 球化退火
碳化物溶断机理2.swf
适用：过共析钢和合金工具钢。
目的：降低硬度、均匀组织、改善切削性能，
获得粒状珠光体，为淬火作组织准备。
获得球状珠光体的途径： 片状P的低温球化（无相变） 由不均匀A冷却转变为球状P M高温回火（回火索氏体）

（3）冷速缓慢，可消除内应力完全退火主要用于 亚共析钢，过共析钢不宜采用。因为加热到Accm以上慢 冷时，渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的 韧性大大下降，并可能在以后的热处理中引起裂纹。
1. 等温退火
钢的退火与正火
等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3或Ac1的温 度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温 度，并等温保持一段时间，使奥氏体转变为珠光体，然 后缓慢冷却的热处理工艺。等温退火的目的与完全退火 相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织。等温 一定时间后，使奥氏体在等温中转变为珠光体，常常可 以大大缩短退火时间，提高生产率。
二、 正火
钢的退火与正火
把钢材或钢件加热到Ac3（亚共析钢）和Accm（过共析钢）以上 30 ℃～50 ℃，保温适当时间后，从炉中取出，在空气中冷却的热处 理工艺称为正火。正火与退火的明显不同是正火冷却速度稍快。
根据钢的过冷奥氏体的C曲线可以知道，由于冷却速度的差别， 钢冷却后所得的组织也不一样。正火后亚共析钢的组织为铁素体+索氏 体，共析钢的组织为索氏体，过共析钢的组织为索氏体+二次渗碳体。 在性能方面，正火后的组织硬度和强度都比退火后的有所提高。
钢的退火与正火
退火与正火是生产中应用最广泛的预备 热处理方式，安排在铸造、锻造之后机械加 工之前，用于消除前一道工序带来的缺陷。 对于一些受力不大、性能要求不高的零件， 也可以作为最终热处理。常见的退火、正火 加热温度范围及工艺曲线见图1-17所示。
钢的退火与正火
图1-17 常见退火、正火的加热温度范围及工艺曲线
将钢件加热到再结晶温度以上150 ℃～250 ℃，即 650 ℃～750 ℃时，保温后炉冷，通过再结晶使钢材的 塑性恢复到冷塑性变形以前的状况，这种热处理工艺称 为再结晶退火。

工程材料与热加工基础—程晓宇
奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响
700
600 500
温 400 度 300 200 100
℃
Ms
0 -100
-200 0
Mf
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc 100 工程材料与热加工基础—程晓宇
奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响
抗拉强度σb ( Mpa )
第四节 钢的普通热处理工艺 一般零件生
最终热处理
机械精加工
预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
工程材料与热加工基础—程晓宇
一.钢的退火
一)定义: 把零件加温到临界温度以上 30～50℃,保温一段时间,然后 随炉冷却。 二)目的: 消除应力;降低硬度;细化晶 粒;均匀成分;为最终热处理 作好组织准备。
工程材料与热加工基础—程晓宇
高碳针片状马氏体组织金相图
工程材料与热加工基础—程晓宇
5)马氏体的性能: 主要取决于马氏体中的碳浓度。
70 硬度 ( HRC ) 60 50 40 1000 30 20 10 2000 1800 1400
600
200
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 马氏体的碳浓度 Wc 100
V1 = 5.5℃/s : 炉冷 ; P V1 V2 = 20℃/s : 空冷 ; S V3 = 33℃/s : 油冷;T+M+A残 V4 ≥ 138℃/s : 水冷 ; M+A残
400 300 Ms 200 100 0 Mf V4 -100 0 1
V2
Vk