退火工艺规范示意图
（完全退火、 球化退火、 扩散退火、 去应力退火、 再结晶退火）
工艺参数:
名称 完全退火 球化退火 去应力退火 扩散退火 再结晶退火
温 度 ( °C ) Ac3 +20～30 Ac1 + 20～30
将工件加热到低于AC1的某一温度（一般为 500～600 ℃） ，保温后缓慢冷却。 去应力退火又称为低温退火，这种退火主要用 来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件 等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会 引起钢件在一定时间以后或在随后的切削加工 过程中产生变形或开裂。
再结晶退火 （Recrystallization Annealing )
• 等温退火转变过程较易控制，还可缩 短工件在炉内的停留时间，更适合孕 育期长的合金钢。
• 等温退火是完全退火工艺的改进。
球化退火(Soft Annealing)
球化退火是使钢中碳化物 （渗碳体）球状化，获得粒 状珠光体的一种热处理工艺。
操作：将工件加热到Ac1+ 20~30℃温度， 保温较长 时间后缓冷，使二次渗碳体 和珠光体中的渗碳体球状化， 然后出炉空冷。
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
去应力退火
完全退火(Fully annealing)
定义：将工件加热到Ac3+20~30℃，保温后缓慢 冷却的退火工艺。 • 完全退火又称为重结晶退火(recrystallization annealing)，简称退火，这种退火主要用于亚共 析成分的各种碳钢和合金钢。 • 完全退火常作为某些工件的预先热处理，也可作 为一些不重要工件的最终热处理工艺。 • 完全退火要点：加热温度 Ac3 + 20～30℃，缓冷， 适合亚共析钢。
图2-97 真空退火炉
退火目的
总体：改善组织，提高性能。
• 调整硬度。
适合切削加工的硬度范围为170-250HBS。
• 消除内应力（缓慢冷却）。 • 细化晶粒。 • 均匀成分。
使前面加工过程中造成粗大、不均匀的组织细 化和均匀化（相对而言），以提高性能。
退火种类
重结晶 退火
退火
低温 退火
完全退火 扩散退火 球化退火
状态 完全退火 球化退火
σb(Mpa) 810 620
δ(%) 15 20
ψ(%) HB
30
230
40
160
T12钢球化退火后强度、硬度更低，塑韧性更好， 碳化物对基体的分割作用均匀、彻底，有利于切 削加工性能。
渗碳体球化是自发的过程，需要较长的 保温时间，奥氏体共析转变时温度下降 要足够缓慢，以保证渗碳体完成自发球 化过程。
钢的热处理工艺
第十章 钢的热处理工艺
一般零件生产的工艺路线:
毛坯生产 预备热处理
机械加
工
最终热处理
机械精加工
预备热处理 : 退火 ; 正火等； 最终热处理 : 淬火+ 回火等。
10.1 钢的退火和正火
一、退火 Annealing
定义: 把零件加温到 适当温度（通常是在 临界温度以上，有时 在临界温度以下）， 保温一定时间，然后 缓冷（炉冷、坑冷、 灰冷），以获得接近 平衡状态组织的热处 理工艺。
• 高速钢等温球化退火后得到细小颗粒状的碳化物。
球化退火要点： •加热温度：Ac１+ 20～ 30℃， •Fe3CⅡ和P中Fe3C球化， •适用于过共析钢。
球化退火组织为铁素体基 体上分布着颗粒状渗碳体
（写作：F +球状Cm ），
这种组织也称为球状珠光 体, 用P球表示。
球状珠光体
球化退火是不完全退火的一种，加热Ac１+ 20～30℃ 时没有完全奥氏体化。
45钢锻造后与完全退火后机械性能ຫໍສະໝຸດ 状态σbσs
δ
(Mpa) (Mpa) (%)
锻造 650~750 300~400 5~15
ψ
αk
HB
(%) (kJ.m-2)
20~40 200~400 230
完全 600~700 300~350 15~20 40~50 400~600 200 退火
45钢完全退火后强硬度有所下降，而塑韧性较大幅度提高 ——主要目的：改善组织与加工性能
对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球 化退火前应先进行正火，以消除网状。
球化退火的主要目的在于降低硬度，均 匀组织，改善切削加工性，并为以后淬 火作好组织准备。
共析钢短时间球化退火组织 ( 化染 )
700
T10钢球化退火组织 ( 化染 )
500
去应力退火
(Stress-relief annealing )
晶粒细化的原因： 完全退火→相变重结晶过程 α →γ→α
——晶粒细化
α
γα
40钢退火前后金相组织
完全退火工艺缺陷：周期长；变温转变—组织大小不均。
等温退火(Isothermal Annealing )
• 等温退火：将亚共析钢加热到 Ac3+20~30℃，保温后快冷到Ar1以 下某一温度等温保持，使奥氏体转变 为珠光体组织，待相变完成后缓慢冷 却或出炉空冷。
T
ACm或AC3 AC1 +20~30℃
AC1
t
球化退火工艺关键：
加热温度略高于Ac１的好处： 保留较多的未溶碳化物或较大
的碳浓度梯度（分布不均匀）。
加热温度过高， Fe3CⅡ慢冷时 网状析出。
① Fe3C形态控制 ←控制奥氏体化程度 ② 球的大小控制 ←控制过冷奥氏体冷却转变的温度
T12钢完全退火与球化退火后组织与性能比较
将工件加热到 TR （最低再结晶温度）以上某 一温度 （为缩短处理时间，通常加热到较高温 度，一般为650～700 ℃） ，保温后缓慢冷却。 目的：消除加工硬化现象，恢复金属的塑性能 力，以便进行继续的塑性加工。
扩散退火 （Proliferation Annealing )
将工件加热至略低于固相线温度，长时间保温并缓 慢冷却的退火工艺。 扩散退火又称为均匀化退火，加热温度一般选在钢 熔点以下100~200 ℃ ，由于扩散退火温度很高， 退火后晶粒粗大，一般再进行完全退火或正火处理， 以细化晶粒。 目的：消除偏析现象，使化学成分和组织均匀化。
球化退火主要用于过共析 成分的碳钢及合金工具钢 （如制造刃具、量具、模具 的钢种）。
等温球化退火
(Isothermal Soft Annealing)
• 等温球化退火：将 钢加热到 Ac1+20~30℃ ，保 温后快冷到Ar1以下 某一温度等温保持， 使二次渗碳体和珠 光体中的渗碳体球 状化，然后出炉空 冷。