力学性能要求不高的普通结构零件：正火可作为最终热处理。但是形 状复杂的零件，正火速度较快，内应力较大，容易变形开裂，应用退 火。
第四章钢的热处理办法
加热温度范围
热处理工艺曲线
1—完全退火 2—球化退火 3—去应力退火 4—正火
第四章钢的热处理办法
二、淬火与回火
1．钢的淬火
淬火——将钢件加热到Ac3或Ac1 以上的适当温度，经 保温后快速冷却（冷却速度大于v临），以获得马氏体或下 贝氏体组织的热处理工艺。介质：油、水、盐水、碱水
目的：获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨 性。 晶格改变，碳原子不扩散，
第四章钢的热处理办法
（1）淬火加热温度的选择
亚共析钢： Ac3以上30～50℃
（过）共析钢 ： Ac1以上30～50℃
碳钢淬火温度范围
第四章钢的热处理办法
（2）淬火冷却介质的选择
淬火的冷却速度必须大 于该钢种的临界冷却速度。
第四章钢的热处理办法
（2）贝氏体型转变区——中温等温转变
在550℃～Ms 温度范围内，因转变温度较低，原子的 活动能力较弱，转变后得到的组织为含碳量具有一定过饱 和程度的铁素体和分散的渗碳体（或碳化物）所组成的混 合物，称为贝氏体，用符号B表示。
贝氏体有上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）之分。
第四章钢的热处理办法
冷却中要避免引起钢件 的变形和开裂。
冷却介质对钢的理想淬 火冷却速度应是“慢―快― 慢” 。
第四章钢的热处理办法
（3）常用的淬火方法
单液淬火法 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
奥氏体在A1线以上是稳定相，当冷却到A1线 以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这 是一种不稳定的过冷组织，只要经过一段时间的 等温保持，它就可以等温转变为稳定的新相。这 种转变就称为奥氏体的等温转变。
过冷奥氏体的转变包括珠光体型、贝氏体型、马 氏体型等几种转变
第四章钢的热处理办法
珠
（1）高温等温转变：
第四章钢的热处理办法
一、退火与正火
软化组织：降低硬度，
消除内应力，细化晶粒，
机械零件一般的加工工以艺利于顺切削序加：工
强化组织：增加强硬度 和耐磨性，稳定组织，
消除内应力。
第四章钢的热处理办法
1．退火
退火——将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后 缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。
常用退火方法：
第四章 钢的热处理
§4－1 热处理的原理及分类 §4－2 钢在加热及冷却时的组织转变 §4－3 热处理的基本方法 §4－4 钢的表面热处理 §4－5 零件的热处理分析 *§4－6 热处理实验
第四章钢的热处理办法
§4－1 热处理的原理及分类
钢丝的水冷与空冷
现象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断； 放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈 而不断裂。
第四章钢的热处理办法
实验说明：虽然钢的成分相同，加热的温度也相，但采 用不同的冷却方法，却得到了不同的力学性能。这主要是因 为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变 化。
热处理及工艺曲线
第四章钢的热处理办法
热处理的分类：
第四章钢的热处理办法
§4－2 钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变
形核
长大 残余渗碳体溶解 均匀化
第四章钢的热处理办法
3．奥氏体晶粒的长大
晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的 方式进行。控制加热温度和保温时间，避免晶粒粗大的现象。
第四章钢的热处理办法
二、钢在冷却时的组织转变
两种冷却方式： 等温处理 ห้องสมุดไป่ตู้续冷却
第四章钢的热处理办法
1．奥氏体的等温转变
（3）马氏体型转变区——低温连续转变
当钢从奥氏体区急冷到MS 以下时，奥氏体便开始转变 为马氏体。由于转变温度低，原子扩散能力小，在马氏体 转变过程中，只有γ－Fe向α－Fe的晶格改变，而不发生碳 原子的扩散。因此，溶解在奥氏体中的碳，转变后原封不 动地保留在铁的晶格中，形成碳在α－Fe中的过饱和固溶体， 称为马氏体，用符号M表示。 硬度取决于含碳量。
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2．正火（得到S组织）
正火——将钢加热到Ａc3或Ａccm以上30～50℃，保温
适当的时间后，在空气中冷却的工艺方法。
亚共析钢：正火目的是细化晶粒，均匀组织，提高机 械性能。低、中碳结构钢：调整硬度，改善切削加工性能。
高碳过共析钢：存在网状渗碳体不能直接球化退火。 正火的目的是消除网状渗碳体，有利于球化退火，为淬火 做好组织准备。正火后硬度过高难以进行切削加工，必须 再进行球化退火。
完全退火(中低碳
钢，细化晶粒，降低硬度）
球化退火（高碳钢，
片状变为细小球状颗粒， 降低硬度，为淬火做准备）
去应力退火 （组
织不变化，消除内应力）
退火目的： 降低硬度，提高塑性，以利于切 削加工和冷变形加工 细化晶粒，均匀组织，为后续热 处理作好组织上的准备 消除残余内应力，防止工件的变 形与开裂
第四章钢的热处理办法
一、钢在加热时的组织转变
1．钢在加热和冷却时的相变温度
在加热时钢的转变温 度要高于平衡状态下的临 界点；在冷却时要低于平 衡状态下的临界点。
加热时的各临界点：
Ac1、Ac3和Accm 冷却时的各临界点：
Ar1、Ar3和Arcm
第四章钢的热处理办法
2．奥氏体的形成
钢在加热时的组织转变，主要包括奥氏体的形成和晶粒 长大两个过程。
高碳M：针状，硬度高，脆性大
低碳M：板条状，良好的强度，较好的韧性
170-230HBW
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2．奥氏体的连续冷却 转变
v1：随炉冷却（退火） v2：空冷（正火） v3：油冷（油冷淬火） v4：水冷（水冷淬火） vk：临界冷却速度
V临
第四章钢的热处理办法
§4－3 热处理的基本方法
一、退火与正火 二、淬火与回火
光 体
珠光体型转变区
型 转
（过冷度越大，片层越细，塑
变 区
性变形抗力越大，硬度和强度
贝
越高）
氏 体
型
转
（2）中温等温转变：
变 区
贝氏体型转变区
马 氏
体
型
（3）低温连续转变：
转 变 区
马氏体型转变区
共析钢等温转变曲线图
第四章钢的热处理办法
（1）珠光体型转变区——高温等温转变
共析钢的过冷奥氏体在A1～550℃温度范围内，过冷 奥氏体将发生奥氏体向珠光体型的转变 ，即转变为铁素 体和渗碳体。