钢的常见热处理
钢材是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于汽车、航空航天、建筑、机械制造等领域。为了进一步改善钢材的性能，常常需要进行热处理。热处理是通过加热钢材至一定温度，再进行适当冷却，以改变钢材的组织结构、晶粒尺寸、硬度等性能。下面将介绍几种常见的钢的热处理方法。
第一种常见的热处理方法是退火处理。退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却，目的是消除应力，改善钢材的可加工性和韧性。退火过程中，钢材的晶粒会长大，原本的组织结构也会发生变化。退火分为多种类型，包括全退火、球化退火和正火等。全退火是将钢材加热到高温区，经长时间保温后冷却，可显著降低硬度，使钢材具备良好的可加工性。球化退火则是在适当温度下进行保温和冷却，使钢材的组织变得均匀、细小，提高韧性和塑性。
第二种常见的热处理方法是淬火处理。淬火是将钢材加热到临界温度以上，短暂保持时间，然后迅速冷却，以产生马氏体组织。淬火能够增加钢材的硬度和强度，但也容易导致钢材产生内应力和变形。淬火过程中冷却速度的控制非常重要，过快或过慢的冷却速度都会导致处理效果不佳。此外，淬火后的钢材通常还需要进行回火处理，以提高韧性和抗脆性。
第三种常见的热处理方法是正火处理。正火是将钢材加热到一定温度区域，然后保温一段时间，并采用适当速度冷却。正火常用于中碳钢和中低合金钢等材料的处理。正火能够使钢材逐
渐恢复强度和韧性，其处理效果介于退火和淬火之间。
第四种常见的热处理方法是淬火和回火处理。这种处理方法通常用于高碳钢和合金钢等材料，能够在提高硬度和强度的同时，保持一定的韧性和塑性。具体操作上，先进行淬火，使钢材产生马氏体组织，再通过回火处理，使马氏体转变为不同组织结构，提高钢材的韧性。
除了上述常见的热处理方法，还有许多其他的热处理方法，如表面处理、氮化处理、硬化处理等，它们可以根据不同的需求来选择和应用。无论采用何种热处理方法，都需要严格控制温度和冷却速度，并注意处理后的质量检测，以确保钢材的性能达到要求。
总之，热处理是提高钢材性能的重要工艺，能够改变钢材的组织结构和性能，使其具备更好的机械性能和加工性能。退火、淬火、正火以及淬火和回火等是常见的热处理方法，不同的钢材和需求可选择不同的热处理方法。热处理过程需要控制好温度和冷却速度，并注意后续的回火和质量检测工作，以确保钢材的性能符合要求。对于钢材的应用和发展来说，热处理工艺的研究和应用是非常重要的领域。
一、退火 将钢件加热到临界温度以上（不同钢号它的临界温度也不同，一般是 710-750℃，个别合金钢到800或900℃），在此温度停留一段时间，然后缓慢冷却的过程叫做退火 退火的目的是： 1、降低硬度，便于切削加工； 2、细化晶粒，均匀组织，以改善钢件毛坯的机械性能，或者为下一步淬火 做好准备； 3、消除内应力 二、正火 将钢件加热到临界温度以上，在此温度停留一段时间，然后放在空气中冷却的过程称为正火。 正火的冷却速度比退火快，加热和保温时间与退火一样。 正火的目的是使低碳和中碳钢件及渗碳机件的组织细化，增加强度与韧性，减少内应力，改善切削性能。 正火实质上是退火的一种特殊形式具有与退火相似的目的所不同的是冷却 速度比退火快，可以缩短生产周期，比较经济。 三、淬火 将钢件加热到临界点以上，保温一段时间，然后在水、盐水或油中（个别材料在空气中）急速冷却的过程叫做淬火。 淬火的目的是提高钢件的硬度和强度。对于工具刚来说，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保证刀具的切削性能和冲模工具及量具的耐磨性。对于中碳钢制造的机件来说，淬火是为以后的回火做好结构和性能上的准备，因为高强度和高韧性并不能在淬火后同时得到，而是在回火处理后才得到的。 有很多零件如齿轮、曲轴等，他们在工作时一方面要受磨，另一方面又要受到冲击作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有较好的韧性。这时可以利用表面淬火的方法来达到上述要求。 表面淬火是应用将工件的表面迅速加热到淬火温度（这时金属内部的温度仍比较低），随后立即用水喷到工件表面上，进行急速冷却。这样就能获得表面硬、中心韧的要求。 表面加热时，可用氧炔焰、高频电流或中频电流加热。 四、回火 将淬硬的钢件加热到临界点以下的温度，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却下来的过程叫做回火。 回火的目的是消除淬火后的脆性和内应力，调整组织，提高钢件的塑性和冲击韧性。对于工具来说，是为了尽可能减少脆性保留硬度。对于零件来说是为了提高韧性，但不可避免的会使硬度降低。 五、调质 淬火后高温回火，叫做调质。 调质的目的是使钢件获得很高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综合机械性能。很多重要零件如主轴、丝杠、齿轮等都是经过调质处理的。 调质一般是在零件机械加工后进行的，也可把锻坯或经过粗加工的光坯调质后再进行机械加工。 六、时效
金属材料热处理方法有几种各有什么特点 金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。 (1) 退火处理 退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。 ①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上2030℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400500(，然后在空气中冷却。 完全退火适用于含碳量小于%的铸造、锻造和焊接件。目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。 ② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。 低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。 ③ 正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。 正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。正火时钢的加热温度为753900°C。 (2) 淬火及回火处理 淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。 ① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC5864范围内。适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。回火温度为150250匸。 ② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。适合于各种弹簧、锻模及耐冲击工具等。回火温度为350500"，淬火后回火得到的钢材硬度为HRC 3545。 ③ 淬火后高温回火这种回火温度处理通常称之为调质处理。回火温度为500650℃，材料的硬度为HRC2535。 调质处理广泛应用在齿轮与轴的机械加工工艺中，以使零件在塑性、韧性和强度方面有较好的综合性能。 表面淬火是使零件的表面有较髙的硬度和耐磨性，而零件的内部（心部）有足够的塑性和韧性。如承受动载荷及摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、曲轴颈等，均应进行表面淬火处理。 表面淬火用钢材的含碳量应大于35%，如45、40Cr、40Mn2 等钢材，都比较适合表面淬火。表面谇火的方法可分为表面火焰淬火和表面髙频淬火。 a. 表面火焰淬火是用高温的氧-乙块火焰，把零件表面加热到Ac3线以上
钢材的热处理有以下几个方法 ※均质退火处理 简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』。加热温度会因钢材种类有所差异，大钢锭通常在1200℃至1300℃之间进行均质化处理，高碳钢在1100℃至1200℃之间，而一般锻造或轧延之钢材则在1000℃至1200℃间进行此项热处理。 ※完全退火处理 完全退火处理系将亚共析钢加热至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，使成为沃斯田体单相组织（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。 ※球化退火处理 球化退火主要的目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性，特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。常见的球化退火处理包括：（1）在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次，使A1变态所析出的雪明碳铁，继续附着成长在上述球化的碳化物上；（2）加热至钢材A3或Acm温度上方，始碳化物完全固溶于沃斯田体后急冷，再依上述方法进行球化处理。使碳化物球化，尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂，亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。 ※软化退火处理 软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性，以便能再进一步加工。此种热处理方法常在冷加工过程反复实施，故又称之为制程退火。大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随着加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工。 ※弛力退火处理 弛力退火热处理主要的目的，在于清除因锻造、铸造、机械加工或焊接所产生的残留应力，这种残存应力常导致工件强度降低、经久变形，并对材料韧性、延展性有不良影响，因此弛力退火热处理对于尺寸经度要求严格的工件、有安全顾虑的机械构件事非常重要的。弛力退火的热处理程序系将工件加热到A1点以下的适当温度，保持一段时间（不需像软化退火热处理那么久）后，徐缓冷却至室温。特别需要注意的是，加热时的速度要缓慢，尤其是大型对象或形状复杂的工件更要特别注意，否则弛力退火的成效会大打折扣。 ※正常化处理
钢的常见热处理 钢材是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于汽车、航空航天、建筑、机械制造等领域。为了进一步改善钢材的性能，常常需要进行热处理。热处理是通过加热钢材至一定温度，再进行适当冷却，以改变钢材的组织结构、晶粒尺寸、硬度等性能。下面将介绍几种常见的钢的热处理方法。 第一种常见的热处理方法是退火处理。退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却，目的是消除应力，改善钢材的可加工性和韧性。退火过程中，钢材的晶粒会长大，原本的组织结构也会发生变化。退火分为多种类型，包括全退火、球化退火和正火等。全退火是将钢材加热到高温区，经长时间保温后冷却，可显著降低硬度，使钢材具备良好的可加工性。球化退火则是在适当温度下进行保温和冷却，使钢材的组织变得均匀、细小，提高韧性和塑性。 第二种常见的热处理方法是淬火处理。淬火是将钢材加热到临界温度以上，短暂保持时间，然后迅速冷却，以产生马氏体组织。淬火能够增加钢材的硬度和强度，但也容易导致钢材产生内应力和变形。淬火过程中冷却速度的控制非常重要，过快或过慢的冷却速度都会导致处理效果不佳。此外，淬火后的钢材通常还需要进行回火处理，以提高韧性和抗脆性。 第三种常见的热处理方法是正火处理。正火是将钢材加热到一定温度区域，然后保温一段时间，并采用适当速度冷却。正火常用于中碳钢和中低合金钢等材料的处理。正火能够使钢材逐
渐恢复强度和韧性，其处理效果介于退火和淬火之间。 第四种常见的热处理方法是淬火和回火处理。这种处理方法通常用于高碳钢和合金钢等材料，能够在提高硬度和强度的同时，保持一定的韧性和塑性。具体操作上，先进行淬火，使钢材产生马氏体组织，再通过回火处理，使马氏体转变为不同组织结构，提高钢材的韧性。 除了上述常见的热处理方法，还有许多其他的热处理方法，如表面处理、氮化处理、硬化处理等，它们可以根据不同的需求来选择和应用。无论采用何种热处理方法，都需要严格控制温度和冷却速度，并注意处理后的质量检测，以确保钢材的性能达到要求。 总之，热处理是提高钢材性能的重要工艺，能够改变钢材的组织结构和性能，使其具备更好的机械性能和加工性能。退火、淬火、正火以及淬火和回火等是常见的热处理方法，不同的钢材和需求可选择不同的热处理方法。热处理过程需要控制好温度和冷却速度，并注意后续的回火和质量检测工作，以确保钢材的性能符合要求。对于钢材的应用和发展来说，热处理工艺的研究和应用是非常重要的领域。
第七章钢的普通热处理 知识要点:退火、正火、淬火、回火的目的；退火、正火、淬火、回火的工艺过程及其对零件加工和使用的影响。 第一节钢的退火和正火 生产中，常用零件的预备热处理工艺，安排在锻造之后机加工之前。 一、钢的退火工艺 1．定义 将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢 冷却的热处理工艺。又称“焖火”。 2．工艺 加热温度：临界点（Ac1、Ac3或Ac cm）以上或以下。 冷却方式：一般采用炉冷。生产中为了提高生产率，通常冷却到500℃左右出炉空冷或等温冷却方式，等温的温度和时间根据钢的“C曲线”确定。 保温时间：保证透烧，一般以1.0～1.5mm/min计算，并钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式有关。 3．常用退火工艺、目的及应用 （1）完全退火 应用：适用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件、焊接件及热轧型材。不适用于过共析钢。 目的：①细化晶粒，均匀组织；②调整硬度，改善切削加工性能；③消除内应力。 加热温度：Ac3＋20-30℃，单相奥氏体区，完全奥氏体化。 室温组织：P+F，可认为是平衡组织。 2．球化退火（不完全退火） 定义：使钢中碳化物球化而进行的退火工艺称为球化退火。 应用：主要用于共析钢、过共析钢和高碳合金钢的刃具、量具、模具等的预备热处理。 目的：使钢中碳化物球化，降低硬度，提高塑性和切削加工性能；为淬火作组织准备。
加热温度：Ac1＋20～30℃，A和二次渗碳体两相区，不完全奥氏体化。原因：过共析钢加热至Ac cm以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。 组织：球状珠光体（F基体上分布颗粒状Fe3C） 3．扩散退火（均匀化退火） 应用：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。 目的：消除偏析，使成分均匀化。 加热温度：Ac 3或以上150～200℃（1050-1150℃），保温10～20h。 组织：亚共析钢为P+F。 后果：晶粒粗大。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此，一般还需要进行一次完全退火或正火，细化晶粒、消除过热缺陷。 注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。 4．去应力退火 工艺：将工件缓慢加热到Ac1 以下适当温度，保温1～3h后随炉缓冷。一般地，钢件在500～650℃；铸铁件在500～550℃；焊接件为500～600℃。 目的、应用：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。如机床床身（铸件），内燃机汽缸体，冷卷弹簧。 5．再结晶退火 工艺：加热到Ac1以下50-150℃，或T再+30-50℃，保温，缓冷。 目的：消除加工硬化，恢复钢材的塑韧性。 应用：冷加工后的工件消除加工硬化。如在钢丝拉拔过程中，中间进行的退火。 二、钢的正火 定义：把钢件加热到完全奥氏体化，保温，然后在空气中冷却的热处理工艺。
钢铁材料的一般热处理 名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到 室温 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，均匀钢的组织，改善 钢的性能及为以后的热处理作准备 ③消除钢中的内应力。防止零件加 工后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般 是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC) 以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋 在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度， 充分消除内应力完全退火适用于含 碳量(质量分数)在O．8％以下的锻 件或铸钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后， 缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并 为以后淬火作好准备，以减少淬火 后变形和开裂,球化退火适用于含 碳量(质量分数)大于O．8％的碳素 钢和合金工具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷 却(一般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产 生的内应力，以防止以后加工和用 过程中发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时间， 然后在空气中冷却 ①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常 用正火作为最终热处理 ③消除内应力 3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水 或油(个别材料在空气中)中急速冷却 ①使钢件获得较高的硬度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得到某种特殊
热处理是一种改善钢的机械性能的工艺方法，钢的五种表面热处理包括：淬火、退火、正火、回火、调质。下面就浅谈下五种表面热处理的简介及其目的。 1、淬火Quenched 钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。 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，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。 2、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；降低残余应力，
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。准确的说，退火是一种对材料的热处理工艺，包括金属材料、非金属材料。而且新材料的退火目的也与传统金属退火存在异同。 退火工艺目的包括： (1) 降低硬度，改善切削加工性. (2)降低残余应力，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。 (4)均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。 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。 3、正火Normalizing 正火是—种改善钢材韧性的热处理。将钢构件加热到Ac3温度以上30?50℃后，保温一段时间出炉空冷。主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降低构件的开裂倾向。—些低合金热轧钢板、低合金钢锻件与铸造件经正火处理后，材料的综合力学性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。 退火工艺目的包括： (1）去除材料的内应力 (2）调整材料的硬度（一般为提高），塑性略降低 这样是为了接下来的加工做准备。和退火差不多的作用，只是为了提高效率，降低成本。
钢的热处理种类 钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。 1.退火 退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉冷却或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。 钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。 退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。 2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。 3.淬火 将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。冷却速度小于临界冷却速度得不到马氏体组织，但冷却速度过快，会使钢中内应力增大，引起钢件的变形，甚至开裂。 马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。同样马氏体的塑性与韧性也与钢的含碳量有关，含碳量低，马氏体的塑性，韧性就较好。 4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 （1）低温回火 淬火钢件在250℃以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。 （2）中温回火
钢的常用热处理： 1 退火 1.1退火：退火是将金属或合金加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 1.2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。 1.3常用的退火工艺有： ①完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳 的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。 ②球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开 始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。 ③等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切 削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。 ④再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬 度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50～150℃，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。
⑤石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺 操作是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团 絮状石墨。 ⑥扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不 发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种 元素扩散趋于均匀分布后缓冷。 ⑦去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开 始形成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。 2 正火 2.1正火：正火是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Acm（共析、过共析钢）以上30~50°C，保温一定时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺方法。 2.2正火的目的：（1）对于力学性能要求不高的碳钢、低合金钢结构件，可作最终热处理。（2）对于低碳钢可用来调整硬度，避免切削加工中的“粘刀”现象，改善切削加工性。（3）对于共析、过共析钢，正火可消除网状二次渗碳体，为球化退火作准备。 2.3正火的冷却速度比退火快，得到的组织较细，工件的强度和硬度比退火高。对于高碳钢的工件，正火后硬度偏高，切削加工性能变差，故宜采用退火工艺。从经济方面考虑，正火比退火的生产周期短，设备利用率高，生产效率高，节约能源、降低成本以及操作简便，所以在满足工作性能及加工要求的条件下，应尽量以正火代替退火。 2.4退火和正火可在电阻炉或煤、油、煤气炉中进行，最常用的是电阻炉。电阻炉是利用电流通过电阻丝产生的热量来加热工件，同时用热电偶等电热仪表控制温度，操作简单、温度准确。在加热过程中，由于工件与外界介质在高温下发生化学反应，当加热温度和加热速度控制不当或装炉不合适时，会造成工件氧化、脱碳、过热、过烧及变形等缺陷。因此要严格控制加热温度和加热速度等。 3 淬火 3.1淬火是将工件加热到Ac1或Ac3以上某一温度，保温一定时间使其奥氏体化，然后以一定的冷却速度冷却，从而获得马氏体（或贝氏体）的热处理工艺方法。（马氏体：C在a-Fe中的过饱和固溶体） 3.2淬火的目的是提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并通过回火处理可获得既有较高的强度、硬度，又有一定弹性、韧性的具有优良综合机械性能的工件。 3.3淬火的冷却介质称为淬火剂。常用的淬火剂有水和油两种。水通常用于一般碳钢零件的淬火。在水中加入食盐或碱，可以提高冷却速度。淬火时也常用植物油或矿物油作淬火剂。油作淬火剂时，冷却能力较水低，可防止工件产生裂纹等缺陷，适用于合金钢淬火。但油易燃，价格较高，且易老化。 3.4淬火操作时，应注意淬火工件浸入淬火剂的方式。如果浸入方式不正确，则可能因工件各部分的冷却速度不一致而造成极大的内应力，使工件发生变形、裂纹或产生局部淬不硬等缺陷。浸入方式的根本原则是保证工件最均匀地冷却，
钢材热处理的方法 钢材热处理是一种通过加热和冷却来改变钢材的物理、化学性质和组织结构的工艺。热处理可以改善钢材的力学性能、延展性、耐磨性、耐蚀性等特性，从而使其适用于不同的工业应用。下面将介绍几种常见的钢材热处理方法。 1. 退火 退火是最常见的钢材热处理方法之一。通过持续加热钢材至一定温度，然后缓慢冷却，以使钢材组织转变至较软弱，具有良好塑性的状态。退火可以消除内部应力，改变钢材的组织结构，提高钢材的韧性和延展性，降低硬度和强度。 2. 淬火 淬火是通过迅速冷却高温加热的钢材以改变其组织结构和性能。淬火能够使钢材急剧冷却，使组织转变至马氏体，从而提高硬度和强度。然而，淬火也会产生内部应力和变形，导致钢材易于开裂。因此，淬火通常需要在适当的温度和冷却介质下进行，以控制冷却速率并避免过度冷却和裂纹的产生。 3. 回火 回火是一种通过将已经淬火的钢材加热至适当温度再冷却的热处理方法。回火的目的是降低钢材的脆性，改善韧性和延展性，并减少内部应力。回火的温度和时间取决于所需的性能要求和钢材的化学成分。相对于淬火，回火过程中的冷却速率较慢，可以降低钢材的硬度，但降低的程度较淬火要小。
4. 规格化 规格化是一种通过将钢材加热至适当温度，使其均匀显微组织转变为铁素体的热处理方法。规格化能够消除组织和化学成分上的不均匀性，提高钢材的韧性和强度，减少杂质和夹杂物的影响。规格化过程中的冷却速度较慢，通常在空气中进行。 5. 均质化处理 均质化处理是一种改善钢材内部组织均匀性和分布的热处理方法。该方法通常用于高碳钢、合金钢和高合金钢等。均质化处理包括两个步骤：首先是加热至高温，使材料达到均一的固溶组织状态；然后迅速冷却，以固定均质组织。这种处理方法能够提高钢材的强度、韧性和延展性。 除了上述常见的钢材热处理方法外，还有一些特殊的热处理方法，比如表面强化处理、预应力处理、奥氏体化等，这些方法适用于特定的钢材和应用场景。 总结起来，钢材热处理是一种重要的工艺方法，通过不同的处理方法可以改变钢材的性能和组织结构，使其能够满足不同领域的需求。热处理的成功与否取决于恰当的温度、时间和冷却速率的控制，以及合适的热处理工艺的选择。
钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度（700度)以下,保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上,保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度(800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油) 快速冷却叫淬火. ◆表面淬火 •钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火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等。 感应表面淬火后的性能: 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普 通淬火高2～3单位（HRC）。 2。耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高.这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果. 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下降。对 同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适,其中D。为工件的有效直径. ◆退火工艺
退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 •退火的目的 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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能 或为以后的热处理作组织准备. ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。 •退火工艺的种类 ①均匀化退火（扩散退火) 均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温,长时间保持，然后进行缓慢冷却, 以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。 均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃），即1050～ 1150℃，保温时间一般为10～15h,以保证扩散充分进行，大道消除或 减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高，时间长， 晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火,使组织重新细化. ②完全退火 完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺. 完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件.完全退火不适用 于过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却 时，渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给 最终热处理留下隐患。 完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+(30～50℃）；合金钢为Ac3+（500～70℃）;保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、 所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光 体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空 冷。 ③不完全退火 不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1~Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化,随 之缓慢冷却的退火工艺。 不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和 降低硬度，加热温度为Ac1+(40～60)℃,保温后缓慢冷却。
钢的五种热处理工艺 热处理工艺——外表淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度〔700度〕以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在特定介质中〔水或油〕 快速冷却叫淬火。 ◆外表淬火 •钢的外表淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的外表层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，外表层还不断地被磨损，因此对一些零件外表层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有外表强化才能满足上述要求。由于外表淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，外表淬火主要有感应加热外表淬火、火焰加热外表淬火、电接触加热外表淬火等。 感应外表淬火后的性能: 1.外表硬度：经高、中频感应加热外表淬火的工件，其外表硬度往往比普 通淬火高2～3单位〔HRC〕。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬 层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比拟高，外表的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频外表淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。 对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ＝〔10～20〕％D。较为适宜，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 •退火的目的 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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。 •退火工艺的种类
常用钢材热处理方法及目的 常用钢材热处理方法一.淬火 将钢制零件加热到临界温度以上40~60℃，保持一定时间并快速冷却的热处理方法称为淬火。常用的快速冷却介质为油、水和盐水溶液。淬火加热温度及冷却介质热处理规范见表 淬火的目的是：使钢件获得高的硬度和耐磨性，通过淬火钢件的硬度一般可达 hrc60~65，但淬火后钢件内部产生了内应力，使钢件变脆，因此，要经过回火处理加以消除。钢件的淬火处理，在机械制造过程中应用比较普遍，它常用的方法有： 1.单液淬火：将钢件加热至淬火温度，并在一种冷却剂中冷却一段时间。这种热处理方法称为单液淬火。适用于形状简单、技术要求低的碳钢或合金钢，以及工件直径或厚度大于5~8mm的碳钢，用盐水或水冷却；油冷却用于合金钢。在单液淬火中，水冷容易变形和开裂；油冷却容易产生硬度不足或不均匀。 2．双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温后，先在水中快速冷却至300~400℃，在移入油中冷却，这种处理方法，称为双液淬火。形状复杂的钢件，常采用此方法。它既能保证钢件的硬度，又能防止变形和裂纹。缺点是操作难度大，不易掌握。 3.火焰表面淬火：将乙炔和氧气的混合燃烧火焰喷在工件表面，加热至淬火温度，然后立即向工件表面喷水。这种处理方法称为火焰表面淬火。适用于单件生产，要求高表面或局部表面硬度和耐磨钢件。缺点是操作困难。 4．表面感应淬火：将钢件放人感应器内，在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场，钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流，使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度，立即把水喷射到钢件表面。这种热处理方法，称为表面感应淬火。经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而内部有较好的强度和韧性。这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。 根据电流频率的不同，表面感应淬火可分为高频淬火、中频淬火和工频淬火。高频淬火电流频率为100~150kHz，硬化层深度为1~3mm。适用于齿轮、花键轴、活塞等小零件的淬火；中频淬火电流频率为500~10000Hz，硬化层深度为3~10mm。适用于曲轴、钢轨、机床导轨、大直径轴和齿轮等；工频淬火电流频率为50Hz，硬化层一般大于10mm。适用于直径大于300mm的大型零件的淬火，如冷轧辊。 二.回火 将淬火钢加热到临界温度以下（见表），保持一段时间，然后在空气或油中冷却的过程称为回火。回火的目的是消除淬火过程中产生的内应力，稳定钢件的组织；降低淬火脆性，提高塑性和韧性。回火不仅是淬火后的热处理过程，也是热处理的最终过程。它对产品的性能和微观结构有决定性的影响。淬火后，钢的硬度和强度大大提高，但塑性和韧性
钢的各种热处理 钢的铁-碳平衡图 1.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.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。 3.淬火 淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。
而高速钢的淬火剂可以是“风”，所以高速钢又被称为“风钢”。 4.回火 将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。 调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间开展回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。 时效处理：为了消除精细量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精细制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件开展时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。 5.表面热处理 表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。 化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面
钢的常用热处理方法及应用 1、退火（爆火）： 退火是将钢件（或钢坯）加热到适当温度，保温一段时间，然后再缓慢地冷却下来（一般随炉冷）。 应用： 用来消除铸、锻、焊零件的内应力，降低硬度，以易于切削加工，细化金属晶粒，改善组织，增加韧度。 2、正火（正常化）： 正火是将钢件加热到相变点以上30〜50℃ ,保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快。 应用： 用来处理低碳和中碳结构钢材及渗碳零件，使其组织细化，增加强度及韧度，减小内应力，改善切削性能。 3、淬火: 淬火是将钢件加热到相变点以上某一温度，保温一段时间，然后放入水、盐水或油中（个别材料在空气中）急剧冷却，使其得到高硬度。 应用： 用来提高钢的硬度和强度极限。但淬火时会引起内应力使钢变脆，所以淬火后必须回火。 4、回火：
回火是将淬硬的钢件加热到相变点以下某一温度，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却下来。 应用： 用来消除淬火后的脆性和内应力，提高钢的塑性和冲击韧度。 5、调质： 淬火后高温回火。 应用： 用来使钢获得高的韧度和足够的强度，很多重要零件是经过调质处理的。 6、外表淬火： 仅对零件表层进行淬火，使零件表层有高的硬度和耐磨性，而心部保持原有的强度和韧度。 应用： 常用来处理轮齿的外表。 7、时效: 将钢加热W12O~13(TC ,长时间保温后，随炉或取出在空气中冷却。 应用： 用来消除或减小淬火后的微观应力，防止变形和开裂，稳定工件形
状及尺寸以及消除机械加工的剩余应力。 8、渗碳： 使外表增碳,渗碳层深度0.4〜6mm或＞6mm ,硬度为56〜65HRC。 应用： 增加钢件的耐磨性能、外表硬度、抗拉强度及疲劳极限，适用于低碳和中碳（碳质量分数＜0.40% ）结构钢的中小型零件和大型的重负荷、受冲击、耐磨的零件。 9、碳氮共渗： 使外表增加碳与氮，扩散层深度较浅，为0.02〜3.0mm ;硬度高,在共渗层为0.02〜0.04mm时具有66〜70HRC。 应用： 增加结构钢、工具钢制件的耐磨性、外表硬度和疲劳极限，提高刀具切削性能和使用寿命适用于要求硬度高、耐磨的中、小型及薄片的零件和刀具等。 10、渗氮： 外表增氮，氮化层为0.025〜0.8mm ,而渗氮时间需40-50 多小时，硬度很高（1200HV ）,耐磨、抗蚀性能高。 应用： 增加钢件的耐磨性能、外表硬度、疲劳极限及抗蚀能力，适用于结