金属材料热处理工艺4. 3HeatTreatmentMeta//icMateria/s4.3.1退火与正火(Annealing and normalizing)4.3.2萍火与回火(Quenchingandtempering4.3.3钢的萍透性(Thehardenabilityof steel)
4.3 金属材料热处理工艺 Heat Treatment Metallic Materials 4.3.1 退火与正火（Annealing and normalizing） 4.3.2 淬火与回火（Quenching and tempering） 4.3.3 钢的淬透性（The hardenability of steel）
4.3金属材料热处理工艺Heattreatmentprocessof metallicmaterials退火正火普通热处理淬火回火热处理表面萍火渗碳表面强化渗氮化学热处理碳氮共渗
4.3 金属材料热处理工艺 Heat treatment process of metallic materials 强化
4.3.1退火与正火（Annealingandnormalizing1. 定义、目的退火正火正火与退火的主要区别在于冷却速度不同，正火冷却速度较快，得到的组织较细，硬度、强度、韧性等也较高。当碳钢中W(C)<0.6%时，正火后的组织为F+S;当W（C）=0.6%～1.4%时，正火后组织为S(伪共析组织）
4.3.1 退火与正火 ( Annealing and normalizing ) ⚫1. 定义、目的 退火 正火 ⚫ 正火与退火的主要区别在于冷却速度不同，正火冷 却速度较快，得到的组织较细，硬度、强度、韧性等 也较高。 ⚫当碳钢中W(C)＜0.6%时，正火后的组织为F+S;当 W（C）=0．6%～1．4%时，正火后组织为S(伪共 析组织)
4.3.1退火与正火（Annealingand normalizing）1.定义、目的退火和正火的目的大致可归纳为如下几点：（1）调整硬度以便进行切削加工。因为工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低而且不均匀，严重影响切削加工。而经适当退火或正火后可使钢件的硬度调整至170～250HBW范围且比较均匀，从而改善了切削加工性，(2）消除残余内应力，以防钢件在萍火时产生变形或开裂。(3）细化晶粒、改善组织以提高钢的力学性能。(4)为最终热处理(萍火、回火)作好组织上的准备
4.3.1 退火与正火 ( Annealing and normalizing ) ⚫1. 定义、目的 ⚫退火和正火的目的大致可归纳为如下几点: ⚫（1）调整硬度以便进行切削加工。因为工件经铸造或锻造 等热加工后，硬度常偏高或偏低而且不均匀，严重影响切削加 工。而经适当退火或正火后可使钢件的硬度调整至170～ 250HBW ⚫（2）消除残余内应力，以防钢件在淬火时产生变形或开裂。 ⚫（3 ⚫（4）为最终热处理(淬火、回火)作好组织上的准备
4.3.1退火与正火（Annealing and normalizing）2.退火与正火的种类、工艺特点及适用范围裹4.5退火和正火的热处理工艺热处理热处理热处理的相应性能的应用范围名称工艺特点目的组织变化粗大F+P铸件晶粒粗大，扩散(均匀化)高温长时间加热，使用于高质量要求将工件加热到1100℃左（亚共析钢）；组织严重过热。退火原子充分扩散，消除的优质合金钢铸右，保温10~15h，随炉缓P（共析钢）：须再进行一次枝晶偏析，使成分均锭和成分偏析严冷至350℃后出炉空冷P+FeG（过完全退火或正匀化重的合金钢铸件共析钢）火以细化晶粒消除铸、锻、焊件组织将亚共折碳钢加热至完全退火缺陷，细化晶粒，均勾强度、硬度低亚共析碳钢与合Ac以上30~50℃，保平衡组织：组织：降低硬度，提高（与正火态相金钢的铸、锻、焊温，随炉缓冷至600℃以F+P比）塑性，便于切削加工：件等下出炉空冷消除内应力将A（或不均勾A)化的准确控制转变的过钢快冷至P（或A下等溢退火冷度，保证工件内外同完全退火同完全退火（或同完全退火（或球10~20℃）形成温度等温组织和性能均匀，大（或球化退球化退火）化退火）保温，使A转变为P（或火)大缩短工艺周期，提:高生产率P），然后空冷至室温
4.3.1 退火与正火 ( Annealing and normalizing ) ⚫2. 退火与正火的种类、工艺特点及适用范围
续表4.54.3.1退火与正火热处理相应性能的热处理热处理的应用范围名称目的组织变化工艺特点(Annealing and将共析、过共析碳钢加热至Ac,以上10~20℃，保normalizing)温2~4h，使片状C发P（在F基硬度低于片状生不完全溶解断开皮细降低硬度，改等切削用于共析、过共析球化退体上均匀分小链状或点状，弥散分布P.但切削加工·2.退火与正火的加工性：为痒火做好碳钢及合金钢的布着粒状性好、痒火时不在A基体上。在随后缓火锻、轧件组织准备种类、工艺特点c.)易过热冷过程中，或以原细小C为核心,或在A中的及适用范围高碳区域产生新核心，形成均勾颗粒状C扩散速火消除铸、、焊、冷压将工件随炉缓慢加热至1100低温）退件及机加工件中的组织不发生与退火处理前用于铸件、锻件、1去应力500~650℃，保温，随炉焊接件、冷冲压件残余内应力，提高工变化，仍为退的性能基本相1000缓慢冷却至200℃出炉同件的尺寸稳定性，防火前的组织及机加工件等正火火充全巡火空冷900止变形和开裂将经冷塑性变形的工件800再结晶退火球化遇火变形晶粒变强度、硬度显著消除冷塑性变形金加热至以上100经受冷塑性变形DOZRE属的加工硬化及内为细小的等！降低，塑性明显700加工的各种制品200℃，保温，然后空冷至再结品遇火提高应力，恢复原有塑性轴晶粒室温600跃温进火低、中碳钢及低合对低碳钢、低碳低合50002040608101214金钢，细化品粒提高亚共折钢金钢的预先热处将亚（或过）共析碳钢加正火（带化）C/%热至A（或Ac）以上F+S:共析比退火态的强 理：性能要求不高碳度，改善切削加工钢S：过共析性：对过共析钢，消度、硬度高零件的最终热处30~50℃.保温，然后在各种退火与正火工艺的除二次网状K，以利钢，S+Cmg理：消除过共析钢空气中冷至室温。于球化退火的进行中的网状K加热温度
4.3.1 退火与正火 ( Annealing and normalizing ) ⚫2. 退火与正火的 种类、工艺特点 及适用范围 各种退火与正火工艺的 加热温度
4.3.2.萍火与回火（Quenchingand tempering)淬灭·回火800138.833.35.6C/s淬火工件必经过回火后方能使用。淬火与回火总A700开始是经常配合使用的两种应用最广且最重要热处理600F556终了工艺。500中400萍火的目的就是为了获得M（或B），，以提高钢的鸟300力学性能。淬火钢件回火的目的在于吧Ms200（1)降低脆性，减少或消除内应力，防止变形开裂M100·（2）调整率火钢的组织与性能，用不同的回火温度0DVe,e配合，获得工件使用要求的性能；10210100.110（3)稳定工件尺寸，以保证工件在使用过程中不发时间t/s生尺寸和形状变化。共析碳钢的CCT曲线（4)对某些高淬透性合金钢，可用高温回火，使K聚集长大，降低硬度，以利切削加工，同时可缩短软化周期。对有色金属、A不锈钢等，固溶处理习惯称萍火
4.3.2. 淬火与回火 ( Quenching and tempering ) ⚫淬火 ⚫回火 ⚫淬火工件必经过回火后方能使用。淬火与回火总 是经常配合使用的两种应用最广且最重要热处理 工艺。 ⚫淬火的目的就是为了获得M (或B下)，以提高钢的 力学性能。淬火钢件回火的目的在于: ⚫(1)降低脆性，减少或消除内应力，防止变形开裂; ⚫(2)调整淬火钢的组织与性能，用不同的回火温度 配合，获得工件使用要求的性能; ⚫(3)稳定工件尺寸，以保证工件在使用过程中不发 ⚫(4)对某些高淬透性合金钢，可用高温回火，使K 聚集长大，降低硬度，以利切削加工，同时可缩 短软化周期。 ⚫对有色金属、A不锈钢等，固溶处理习惯称淬火。 共析碳钢的CCT曲线
1.淬火工艺特点110其主要原则。（1）率火加热温度的选择1000是获得均匀细小的A组织。一般规定淬火加900热温度在临界点以上30~50℃。/CS0更氏件对于亚共析碳钢，率火加热温度为+快系食700珠光体·铁乘体珠光体二次连医体Ac3+30～50℃，萍火组织为M。当Wc>00204(C%0.5%时率火组织中还有少量Ar：碳钢的率火加热温度范围对于共析钢和过共析碳钢，淬火加热温度为Aci+30～50℃，淬火后的组织为M+FeC+Ar，分散分布的未溶颗粒状渗碳体对钢的硬度和耐磨性有利
1. ⚫（１）淬火加热温度的选择 其主要原则 是获得均匀细小的A组织。一般规定淬火加 热温度在临界点以上30～50℃。 ⚫对于亚共析碳钢，淬火加热温度为 Ac3+30～50℃，淬火组织为M。当Wc＞ 0.5%时淬火组织中还有少量Ar; ⚫对于共析钢和过共析碳钢，淬火加热温度 为Ac1+30～50℃，淬火后的组织为 M+Fe3C+Ar，分散分布的未溶颗粒状渗碳 体对钢的硬度和耐磨性有利。 碳钢的淬火加热温度范围
1.淬火工艺特点A（2）淬火冷却介质要想既得到M又避免变形开裂，理想的淬火冷却曲线。即在C曲线拐点附近其V冷>Vkc。而在拐点以下，Ms点附近，则应尽量慢冷，以减少M转变时产生的内应力。工业上常用的萍火冷却介质是水、盐水、油等。萍火时的理想冷却曲线最大冷速度时平均冷却速度/（C-s")示意图锋火冷却介质所在沮度冷卸速度/（·8）6.50-500时300-200时775静止自来水，203401354.50静止自来水，60t22027580185常用淬火介质及其冷waa=10%水溶液，20t580200019001000却特性wMa=15%水溶液，20C56028302750775机油，204.302306065机将，80℃4.302307055
1. ⚫（2）淬火冷却介质 ⚫要想既得到M又避免变形开裂，理想的淬火冷却曲 线。即在C曲线拐点附近其V冷＞VKC。而在拐点以 下，MS点附近，则应尽量慢冷，以减少M转变时产 生的内应力。 ⚫工业上常用的淬火冷却介质是水、盐水、油等。 淬火时的理想冷却曲线 示意图 常用淬火介质及其冷 却特性
1.火工艺特点（3）淬火方法目前还没有理想的率火介质，在实际生产中应根据率火件的具体情况采用不同的率火方法，以尽量取得好的率火效果常用率火方法的种类、冷却特点和应用特点和立用择火方达冷球方式换作离单，已实现机诚化与自动化，迈用千形状简单的将易氏体化后的工样敢人一种锋火冷却介质中单随净火法工件自冷年列家湖防止低整马氏体特变时工件发生费纹，常用于形状复条将奥氏体化后的工件在水中冷却到接距M点度双衰泽火然的合金调时，文御最出放人迪中冷知将美氏体化后的工件人皮精高于M点的大大减小热应力，变形和开裂，但盐的冷印能力轻小，N分暖择火糕盐裕中，使工作各部分与盐器的量度一数房，取出故只适用下蒙面尺寸小于10mm的T.件，加刀具，最具等M.空玲光成零氏体特变将购氏体化的工件效人温度精高于M点的盐需用来灶温形状直众、尺寸要求精，盛畅性高的工具(4)布品拌糕裕中等退保科，快过冷奥氏体特变为下贝氏体姐1(1)(2)(3)懒具和弹费等织后，取出空冷O时间Igr马部摔火祛对工许局部要求硬化的部位进行爆热等火将榨火冷到室扭的制境续冷印-70一各种率火冷却曲线示意图提高硬度、前磨性、整定尺寸，适用于一些高精宽的工件，冷处理20C，换余奥氏体特变为马氏体，然丽盟如特有量具，快密性杠，精整轴承等火，消除皮力，推定新生马氏体姐识
1. ⚫（3）淬火方法 目前还没有理想的淬火介质，在实际生产中应根据淬火件 的具体情况采用不同的淬火方法，以尽量取得好的淬火效果。 常用淬火方法的种类、冷却特点和应用 各种淬火冷却曲线示意图