第二章 退火和正火

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。

退火正火淬火回火的原理退火、正火、淬火和回火是金属热处理中常见的四种工艺方法，用于改善和调整金属材料的组织和性能。

1. 退火：退火是将金属材料加热到一定温度后，经过一定时间保温，再以适宜速率冷却的过程。

退火可以消除金属材料的残余应力，改善塑性和韧性，并使其晶粒细化。

退火的原理主要有以下几个方面：- 晶界迁移：在高温下，金属材料中晶粒边界的能量降低，导致晶界迁移，晶粒尺寸增大。

- 位错运动：退火过程中，位错能够在晶粒中自由移动，减少位错密度，消除残余应力。

- 本质灭解：某些弥散在金属晶粒中的固溶体相会在退火过程中析出，导致晶粒尺寸的变大和晶格的重新排列。

2. 正火：正火是将金属材料加热到适宜温度保持一段时间后，通过空冷或缓慢冷却的方式进行热处理。

正火的主要作用是将金属材料中的非球状晶粒转化为球状晶粒，提高材料的塑性和韧性。

其原理在于：- 形核长大：正火过程中，晶界能量降低，使得新晶粒的形核长大，同时消除以前晶粒的形核。

- 晶粒的再结晶：晶界的迁移和位错的运动都有助于晶粒的再结晶，使晶粒尺寸增大，晶界能量降低。

- 组织均匀化：正火过程还可以减少金属材料中的偏析和组织不均匀性，使其具有更好的力学性能。

3. 淬火：淬火是将材料加热到适宜温度，然后迅速将其冷却到室温或低温的过程。

淬火的目的是通过迅速冷却，使金属材料中的奥氏体转变为马氏体或者贝氏体，从而提高材料的硬度和强度。

淬火的原理主要有：- 马氏体转变：在热处理过程中，奥氏体在快速冷却时无法充分进行相变，形成具有大量位错和高硬度的马氏体。

- 马氏体变形：马氏体具有较高的弹性变形能力，能够在外力的作用下发生形变，从而得到更高的强度。

4. 回火：回火是将淬火后的金属材料加热到一定温度，保温一段时间后再进行冷却的过程。

回火的目的是通过改变淬火形成的马氏体或贝氏体的组织形态，以获得理想的强度和韧性之间的平衡。

回火的原理主要有：- 残余应力的消除：回火过程中，大部分纯铁的碳体会转变为球状石墨，从而减少金属材料中的残余应力。

什么是退火、正火、淬火及回火,它们的用途各是什么?（一）最佳答案退火是将钢件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

正火是将钢件加热到Ac3(对于亚共析钢）或者Accm（对于过共析钢）以上50～70摄氏度完全奥氏体化，保温后再在空气中冷却以得到以较细珠光体为主的组织的热处理工艺。

退火或者正火的主要目的大致如下：调整钢件的硬度，以利于后来的切削加工。

消除残余应力，以稳定钢件尺寸。

使化学成分均匀。

为最终热处理做准备。

退火主要是消除内部应力; 正火主要是加工前降低硬度,提高切削加工能力; 淬火主要是增强表面硬度,从而提高综合机械性能.回火一般在淬火或正火后进行，淬火加低温回火的工艺手段还叫淬火，低温回火是必须进行的工序。

正火加回火还叫正火处理，这两项处理手段目的是消除淬火和正火后的材料的组织应力。

退火能够改变钢的组织结构,从而获得我们所要求的性能.(1).加热时的组织转变:其转变过程是在铁素体与渗碳体分界面处优先形成奥氏体晶核,并不断长大,直到珠光体全部消失,奥氏体也就转变完毕.(2).冷却时的组织转变:由于退火的冷却速度很缓慢,奥氏体转变产物与Fe-Fe3C的组织相同,因而共析钢为珠光体;亚共析钢为珠光体加铁素体;过共析钢为珠光体加渗碳体.2.淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体.3.回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低，而塑性、韧性提高。

淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，加热就会发生转变。

随着温度升高，碳原子逐渐以渗碳体的形式析出，引起组织转变。

最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上，形成各种回火组织。

加热温度：淬火加热必须超过Ac1（碳钢727C°）线。

退火与正火2009-01-13 09:24正火正火，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。

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。

④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。

⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。

⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。

⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。

退火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，如重结晶退火、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。

退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图1）。

各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。

各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。

退火与正火
1.钢的退火将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。

钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。

退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。

所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。

2.钢的正火正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。

它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

完全退火处理
完全退火处理係将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50℃、过共析钢加热至Ac1温度以上50℃左右的温度范围，在该温度保持足够时间，使成為沃斯田体单相组织（亚共析钢）或
沃斯田体加上雪明碳体混合组织后，在进行炉冷使钢材软化，以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。

第二章思考题与习题及答案2-1何谓热处理？其目的是什么？它有哪些基本类型？答：钢的热处理是钢在固体范围内，通过加热、保温和冷却来改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺。

热处理的目的是改善钢的工艺性能和使用性能。

热处理的基本类型包括：普通热处理（包括退火、正火、淬火、回火）与表面热处理（包括表面淬火与化学热处理）。

2-2 退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：退火的主要目的是：细化晶粒，改善钢的力学性能；降低硬度，提高塑性，以便进一步切削加工；去除或改善前一道工序造成的组织缺陷或内应力，防止工件的变形和开裂。

常用的退火方法有：完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火等。

2-3 根据下表，归纳比较共析碳钢过冷奥氏体冷却转变中几种产物的特点？2-4 临界冷却速度的意义是什么？它与C曲线的位置有什么关系？对淬火有什么实际意义？答：奥氏体全部过冷到M s以下转变为马氏体的最小冷却速度，称为临界冷却速度。

临界冷却速度与C曲线相切。

对淬火而言，冷却速度要大于临界冷却速度，才能获得马氏体组织，否则，只能获得非马氏体组织。

2-5 正火与退火的主要区别是什么？如何选用？答：正火比退火的冷却速度要快些，得到的组织细一些，可获得索氏体组织，力学性能高于退火。

选用时主要应根据含碳量、使用性能以及经济性等来考虑。

正火可用于普通结构零件的最终热处理及重要零件的预备热处理。

过共析钢在球化退火前用正火来消除组织中的网状渗碳体。

正火也可用于改善低碳钢的切削加工性。

一般认为，金属材料的硬度在160~230HBW 范围内，切削加工性能较好，而低碳钢退火状态的硬度普遍低于160HBW，切削时易“粘刀”，零件的表面质量也较差，经正火后，可适当提高其硬度，改善切削加工性。

2-6 淬火的主要目的是什么？常用的淬火方法有哪些？答：淬火是使钢强化的最重要的方法，其主要目的是为了获得马氏体组织，提高钢的力学性能。

生产上常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。