4.3金属材料热处理工艺（“五把火”）般机械零件的加工工艺路线：一坏料（铸、锻）一预先热处理一机加工一最终热处理一精磨一成品淬火、回火退火或正火热处理工艺的工艺特点：加热温度大多数>A回火炉冷冷却方式（退火）空冷（正火）油冷、水冷（火）
4.3 金属材料热处理工艺 热处理工艺的工艺特点： 加热温度 大多数> A1 回火 冷却方式 炉冷（退火） 空冷（正火） 油冷、水冷（淬火） 一般机械零件的加工工艺路线： 坯料（铸、锻）→预先热处理→机加工→最终热处理→精磨→成品 退火或正火 淬火、回火 （“五把火”）
4.3.1退火与正火1.完全退火（重结晶退火）加热温度：Ac3Ac3+（30~50℃）Ac!适用于亚共析钢500~550°C主要目的：21空①细化晶粒，消除热空冷冷加工组织缺陷；②降低硬度，利于切削加工等温退火的优点：时间组织均匀,缩短生产图10-55完全退火工艺周期1一普通退火2一等温退火组织：F+P
加热温度： AC3+（30~50℃） 适用于亚共析钢 主要目的： ①细化晶粒,消除热 加工组织缺陷; ②降低硬度,利于切 削加工 等温退火的优点: 组织均匀,缩短生产 周期 组织:F+P 4.3.1 退火与正火 1.完全退火（重结晶退火）
2.球化退火加热温度：7502炉冷50°C/hAc1+ (10~20C)AcyAri680炉冷0./用于共析钢和过6001~2600共析钢等温退火空冷空冷主要目的：≤187T7、T8降低硬度，改善切HBS197T10VT11、T12207削加工性；为淬时间/h火作好组织准备组织：粒状P图10-56T7~T12工具钢的球化退火工艺曲线T10T7T8≤197HBS≤187HBS3.等温退火T11、T12<207HBS
2.球化退火 加热温度: AC1+（10~20℃） 用于共析钢和过 共析钢 主要目的: 降低硬度,改善切 削加工性；为淬 火作好组织准备 组织:粒状P 3.等温退火
4．扩散退火（均匀化退火）加热温度：Ac3+150~200一般为1000~1200℃目的：消除枝晶偏析，使成分均匀化5．去应力退火（低温退火）加热温度：Ac1-（150~200）℃，一般在500~600℃自的：消除残余内应力，稳定尺寸6．再结晶退火中间退火，软化退火）加热温度：Ac1以下，Tz=Tr+100~200℃目的：消除加工硬化及内应力，提高塑性
4．扩散退火(均匀化退火) 加热温度: AC3+ 150~200℃,一般为1000~1200 ℃ 目的:消除枝晶偏析,使成分均匀化 5．去应力退火(低温退火) 加热温度: AC1- (150~200) ℃,一般在500~600℃ 目的:消除残余内应力,稳定尺寸 6. 再结晶退火(中间退火，软化退火） 加热温度： AC1以下， TZ=TR+100~200℃ 目的：消除加工硬化及内应力，提高塑性
正火（常化）正火：将钢加热完全A化，然后空冷的热处理过程钢种正火组织加热温度亚共析钢F+SAc3+30~50℃S共析钢Ac+30~50℃CS+Fe3C过共析钢Accm+30~50℃正火的目的：用于低、中碳钢，提高硬度，改善切削加工性；消除过共析钢中的网状Fe3C，为球化退火作好组织准备；对于普通结构件，作为最终热处理
正火（常化） 正火：将钢加热完全A化，然后空冷的热处理过程。 钢种 加热温度 正火组织 亚共析钢 AC3+ 30~50℃ F+S 共析钢 AC1+ 30~50℃ S 过共析钢 ACcm+ 30~50℃ S+Fe3CⅡ 正火的目的： 用于低、中碳钢，提高硬度，改善切削加工性； 消除过共析钢中的网状Fe3CⅡ ，为球化退火作好组织准备； 对于普通结构件，作为最终热处理
表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 +1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）；组织严重过热原子充分扩散，消除退火的优质合金钢铸右，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（过完全退火或正勾化重的合金钢铸件共析钢)火以细化晶粒消除铸、锻、焊件组织将亚共析碳钢加热至完全退火缺陷，细化晶粒，均匀强度、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塑性，便于切削加工：比件等下出炉空冷消除内应力将A（或不均匀A)化的准确控制转变的过钢快冷至P（或A下等温退火冷度，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（或大缩短工艺周期，提火）P球）然后空冷至室温高生产率
续表4.5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将共析、过共析碳钢加热至Ac以上10~20℃，保温2~4h，使片状Cm发Pu（在F基硬度低于片状生不完全溶解断开成细用于共析、过共析降低硬度，改替切削球化退火体上均句分P.但切削加工小链状或点状，弥散分布加工性；为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。在随后缓锻、轧件组织准备C_)易过热冷过程中，或以原细小C.为核心,或在A中的富碳区域产生新核心，形成均匀颗粒状Cm消除铸、锻、焊、冷压将工件随炉缓慢加热至低温）退件及机加工件中的与退火处理前用于铸件、锻件组织不发生去应力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缓慢冷却至200℃出炉同及机加工件等件的尺寸稳定性，防火前的组织火空冷止变形和开裂将经冷塑性变形的工件再结晶退火消除冷塑性变形金变形晶粒变强度、硬度显著加热至T以上100~经受冷塑性变形降低，塑性明显匾的加工硬化及内为细小的等加工的各种制品200℃，保温，然后空冷至提高轴晶粒应力，恢复原有塑性1室温低、中碳钢及低合对低碳钢、低碳低合将亚（或过)共析碳钢加亚共析钢金钢的预先热处金钢，细化晶粒提高正火（常化）热至Ac（或Acm）以上F+S;共析硬度，改普切削加工比退火态的强理：性能要求不高福钢.S：过共析度、硬度高零件的最终热处性：对过共析钢，消30~50℃，保温，然后在除二次网状K，以利钢,S+Cml理；消除过共析钢空气中冷至室温。中的网状K于球化退火的进行
淬火与回火4.3.2淬火：将钢加热到>Ac3或Ac1，保温并以大于临界冷却速度冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺1.萍火工艺特点（1）淬火加热温度的选择钢种加热组织加热温度水萍后组织AAc3+30~50℃亚共析钢M+Ar(>0. 5%C)AAc1+30~50共析钢M+Ar细M+Ar+粒CmAc1+30~50℃C过共析钢A+粒CmD
4.3.2 淬火与回火 淬火：将钢加热到>Ac3或Ac1，保温并以大于临界冷却速度 冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 1.淬火工艺特点 (1) 淬火加热温度的选择 钢种 加热温度 加热组织 水淬后组织 亚共析钢 AC3+ 30~50℃ A M+A r （>0.5%C) 共析钢 AC1+ 30~50℃ A M+Ar 过共析钢 AC1+ 30~50℃ A+粒Cm 细M+ A r+粒Cm 少
(2)淬火冷却介质理想的淬火冷却速度既保证获得M,又要Al尽量减少淬火应力。650导致变形开裂淬火应力：热应力一快冷时，工件表层心部收缩不一400致造成的内应力Ms组织应力一表层心部MMf转变时膨胀不一致造时间成的内应力图10-69理想淬火冷却速度曲线示意图
理想的淬火冷却速度 既保证获得M,又要 尽量减少淬火应力。 淬火应力： 热应力—快冷时，工 件表层心部收缩不一 致造成的内应力 组织应力—表层心部M 转变时膨胀不一致造 成的内应力 导致变形开裂 （2）淬火冷却介质
（3）淬火方法单液淬火、双液火（水淬油冷）分级淬火、等温火（获得B下）70605040度咖30Ms2060012211518I32至淬火端的距离/mm时间图10-7342CrMo钢的端率曲线图10-74各种萍火方法冷却曲线示意图
（3）淬火方法 单液淬火、双液淬火（水淬油冷） 分级淬火、等温淬火（获得B下）