淬火温度 亚共析钢淬火加热温度：Ac3以上30℃～50℃； 共析钢、过共析钢淬火加热温度：Ac1以上 30℃～50℃。


1.亚共析碳钢：
在淬火温度加热，为晶粒细小的奥氏体， 淬火后为细小的马氏体组织。 （1）加热温度过高：奥氏体晶粒粗化，淬 火得到粗大马氏体，钢脆化。 （2）加热温度过低：如在Ac1～Ac3之间， 加热时为奥氏体+铁素体。淬火后为马氏体 +铁素体(+残余奥氏体)，淬火硬度不足。

奥氏体化后碳浓度分布不均匀，过冷后渗碳 体形核，并长大，形成球状球状珠光体。


扩散退火 （均匀化退火） 将钢锭、铸件加热到略低于固相线温度(钢的熔点 以下100℃～200℃)，长时间保温并缓冷，使钢锭 等化学成分和组织均匀化。 加热温度高 Ac3或者Accm以上150-300℃ 退火时间：t=8.5+Q/4(Q为装炉量），一般扩散 退火时间为10-15小时。

2. 再结晶退火 （1）消除冷变形加工(冷轧、冷拉、冷冲)产生的畸 变组织； （2）消除加工硬化。 （3）加热温度为再结晶温度以上150 ℃ ～250 ℃ 。 （4）使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为等轴 晶，消除加工硬化效果。

把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保温适当 时间，使新的等轴晶粒代替原来的变形晶粒，从而 消除加工硬化的热处理工艺。
扩散退火高温长时间加热奥氏体晶粒粗大，需要 进行完全退火或正火来细化晶粒。或消除过热的 缺陷


生产周期长，消耗能量大，成本高。所以 只适用于优质合金钢，存在严重偏析的合 金钢铸件。
去应力退火、再结晶退火 1.去应力退火 又称低温退火。它是将钢加热到500℃～650 ℃(Ac1 温度以下)，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温 的工艺方法。 目的：消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形加工造 成的内应力。去应力退火温度低、不改变工件原 来的组织。 钢的保温时间为3min/mm，铸铁：6min/mm 冷却过程要缓慢以免产生新的应力。


回火分为低温、中温和高温回火。
低温回火





1.低温回火温度：150℃～250 ℃ 。 2. 低温回火后组织： 亚共析钢低温回火后组织：回火M； 过共析钢低温回火后组织：回火M+碳化物+残余A。 3.低温回火的目的：保持高硬度(58HRC～64HRC)、强度和 耐磨性的情况下，适当提高淬火钢的韧性，同时显著降低 钢的淬火应力和脆性。 4. 低温回火钢：高碳钢和高合金钢。应用于工具、量具、 滚动轴承、渗碳工件、表面淬火工件等。 5. 人工时效或稳定化处理（120 ℃ ～250 ℃ 、保温几十小 时）：精密量具、轴承、丝杠等零件为了减少在最后加工 工序中形成的附加应力，增加尺寸稳定性。





常用的淬火冷却介质：（主要是水、油。） （1）水： 水在650 ℃ ～550 ℃高温区冷却能力较强，在300℃ ～200 ℃低温区冷却能力也强，淬火零件易变形开裂。 适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。 水温升高，在高温区的冷却能力显著下降，低温区的冷却 能力仍然很强。 淬火时水温不应超过30℃。 （2）盐水、碱水：（冷却能力比清水更强） 例如浓度为10％NaCl或10％NaOH的水溶液可使高温区 (650 ℃ ～550 ℃的冷却能力显著提高。


（4）盐浴淬火：
为减少工件的变形，熔融状态的盐也常用 作淬火介质，称作盐浴淬火。 1其特点是沸点高，冷却能力介于水、油之 间； 2常用于等温淬火和分级淬火， 3处理形状复杂、尺寸小、变形要求严格的 工件等。




有机水溶液： 美国：15%聚乙烯醇+0.4%抗粘附剂+ 0.1% 防泡剂 国内：水玻璃-碱水溶液、过饱和硝酸盐水 溶液


淬火加热保温时间 加热保温时间的影响因素：加热炉的类型、 钢种、工件尺寸大小等有关，一般根据热 处理手册中的经验公式确定。

淬火过程中工件截面各部分冷却速度不同， 只有冷却速度大于临界淬火速度才能得到 马氏体，工件心部可能得到珠光体，贝氏 体等非马氏体组织。这就涉及到一个“淬 透性”的问题。


正火的目的： 1．作为最终热处理 （1）对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。 （2）正火可以细化晶粒，使组织均匀化。 （3）减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并 细化。 2．作为预先热处理 （1）截面较大的结构钢件，消除魏氏组织和带状组织， 获得细小均匀的组织，为淬火或调质处理作组织准备。 （2）碳素工具钢和合金工具钢，消除网状渗碳体，为球 化退火作组织准备。 3．改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25％)的切削加工性能。 低碳钢，退火后硬度过低，切削加工时容易“粘刀”，表面 粗糙。通过正火使硬度提高至140HB～190HB，改善切削 加工性能。
淬火与回火

钢的热处理中最重要，应用最广泛 为消除淬火应力，和得到不同强度，硬度 和韧性需要进行回火处理，淬火与回火密 不可分
淬火


将钢加热到Ac3或Ac1线以上(30～50℃)保温 一段时间，然后以大于临界冷却速度冷却， 获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。 目的：获得尽量多的马氏体并结合不同温 度的回火获得需要的性能：弹簧钢经淬火+ 中温回火可获得很高的弹性极限。工具钢 经淬火+低温回火可获得很高的硬度和耐磨 性。


2.共析钢和过共析钢： 在淬火加热之前球化退火，加热到Acl以上30℃～ 50℃不完全奥氏体化后，其组织：奥氏体+部分 未溶的细粒状渗碳体颗粒。 淬火后，马氏体+未溶渗碳体颗粒。不降低淬火 钢的硬度，提高它的耐磨性。 （1）加热温度过高（在Accm以上）: A的含碳量增加，淬火残余奥氏体量增多，降低钢 的硬度与耐磨性。 A晶粒粗大。淬火后片状马氏体粗大，显微裂纹多， 增加脆性。 淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形和开裂。


消除热加工缺陷
消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退 火
退火和正火的选原则
含碳量≤0.25%的低碳钢，采用正火取代退火。 较快的冷去速度避免三次渗碳体的析出， 从而提高强度。 中碳钢0.25%-0.5%，用正火代替退火，正火 成本低，生产率高。 0.5%-0.75%，采用完全退火，降低硬度，改 善切削加工性。 高碳钢≥0.75%采用球化退火 综合考虑：使用性能和经济性能



球化退火 球化退火：将钢件或毛坯加热到略高于 Acl的温度（20-30℃），经长时间保温，使 钢中二次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球 状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温 的工艺方法。 保温时间：2-4小时
1.球化退火的目的 降低硬度，改善切削加工性能；均匀组织， 为淬火作组织准备。 2.球化退火的适用范围 碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合 金工具钢等共析钢和过共析钢(含碳量大于 0.77％)。
（3）油： 油也是一种常用的淬火介质。如矿物油，如锭子油、机油 等。 优点：在300 ℃ ～200℃低温区的冷却速度比水小得多， 从而可大大降低淬火工件的相变应力，减小工件变形和开 裂倾向。 油在6500C～5500C高温区间冷却能力低是其主要缺点。 提高油温可以降低黏度，增加流动性，提高高温区间的冷却 能力。但是油温过高，容易着火，应控制在600C～800C。 适用于形状复杂的合金钢工件；小截面、形状复杂的碳钢工 件的淬火。
淬火应力 热应力（各部分冷却速度不同）

组织应力（奥氏体，珠光体，贝氏体，马氏 体） 含碳量，合金元素，工件尺寸，淬火介质都 影响着淬火应力的大小

淬火冷却方式
冷却介质应保证工件得到马氏体，同时变 形小，不开裂。

1.理想的淬火曲线：650℃以上缓冷，降低 热应力。650℃～400℃快速冷却，保证奥氏 体不分解。400 ℃以下缓冷，减少马氏体转 变时的相变应力
第六章 钢的热处理工艺

钢的热处理工艺：根据钢在加热和冷却过 程中的转变规律制定的钢在热处理时具体 的加热、保温和冷却的工艺参数。
热处理工艺
6 . 1 钢的普通热处理


普通热处理:退火、正火、淬火和回火，热 处理的“四把火”。 退火
退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到预定 的某一温度，保温后缓慢冷却 (一般为随炉 冷却或埋入石灰中)，以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。



适用范围 含碳量为0.25％～0.77％的亚共析成分的碳 钢、合金钢和工程铸件、锻件和热轧型材。 过共析钢不宜采用完全退火。 ?
网状二次渗碳体的析出使钢的强度，韧性和冲击韧 性显著降低 缺点：需要很长的时间
等温退火 将钢件或毛坯加热至Ac3(或Acl)以上20℃～30 ℃ ，保温一定时间后，较快地冷却至珠光 体转变区保温，使奥氏体转变为珠光体后， 再缓冷。 等温退火的目的与完全退火相同。 等温退火时的转变容易控制，能获得均匀 的预期组织，适宜大型制件及合金钢制件， 可缩短退火周期。

回火

将淬火后的零件加热到低于Acl的某一温度 并保温，然后冷却到室温的热处理工艺。
回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多 数淬火钢都要进行回火。


回火的目的
稳定工件组织和尺寸，减小或消除淬火应 力，提高钢的塑性和韧性，获得工件所需 的力学性能，以满足不同工件的性能要求。
回火可分为四个阶段。 第一阶段(100℃以下)：马氏体中碳的骗聚 过饱和M中碳偏聚到位错线附近的间隙位置 第二阶段(200℃以下)：马氏体分解。 从过饱和M析出弥散的ε-碳化物 第三阶段(200 ℃ ～300 ℃)：残余奥氏体分解。 残余奥氏体分解为α和ε-碳化物的机械混合物（回火M或B下） 第四阶段(250 ℃ ～400℃)：碳化物的转变。 ε-碳化物转变为稳定的x-碳化物,θ-碳化物 第五阶段(400℃以上)：渗碳体的聚集长大与α相的再结晶。