冬天里的四把火！！！！

钢的淬火

淬火是将钢加热到 Ａｃ１ 或 Ａｃ３ 以上温度并保温，出炉快速冷却，使奥氏体转变成为马氏体的热处理工艺。经过退火或正火的工件只能获得一般的强度和硬度，对于许多需要高强度、高耐磨条件下工作的零件则必须淬火与回火处理。

淬火加热温度

淬火加热温度的选择应以得到细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。
淬火温度主要根据钢的临界点确定：

亚共析钢：Ａｃ３ 以上 ３０～５０℃；

共析钢、过共析钢：Ａｃ１ 以上 ３０～５０℃；

对于低合金结构钢钢和高合金工具钢，考虑到合金元素的作用，为了加速奥氏体化，其淬火加热温度可偏高一些。

淬火介质

钢从奥氏体状态冷却至 Ｍｓ点以下温度所用的冷却介质称为淬火介质．理想淬火介质的冷却特性应该是：６５０℃以上应当缓慢冷却．以尽量降低淬火热应力；６５０~４００℃之间应当快速冷却，以避免发生珠光体转变或贝氏体转变；４００℃以下 Ｍｓ点附近的温度区域，应当缓慢冷却以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。 常用的冷却介质有水、盐水或碱水溶液及各种矿物油等。 水的冷却特性不理想，在需要快冷的 ６５０~４００℃区间，其冷却能力较小。而在需要慢冷的 ４００℃~Ｍｓ点温度区，其冷却能力又较大。此外，水温对水的冷却能力影响较大。水主要用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。 盐水或碱水溶液可使高温区的冷却能力显著增强，但在 ２００~３００℃低温区的冷却能力也很快。 矿物油的优点是低温区的冷却能力比水小很多，缺点是高温区的冷却能力也较低。

淬火方法

为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。 ａ．单液淬火法 它是将奥氏体化的工件淬入某一种介质中，连续冷却至介质温度的淬火方法。适用于形状简单的碳钢和合金钢工件．尺寸大的工件用水，尺寸小的工件用油。 ｂ．双液淬火法 它是将奥氏体化的工件先淬入较强的冷却介质中，冷却至接近 Ｍｓ点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体相变。适用于尺寸较大的碳钢工件。一般用水作为快冷介质，用油作为慢冷介质。 ｃ．分级淬火法 它是将奥氏体化的工件首先淬入温度略高于钢的 Ｍｓ点的盐浴或碱浴中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体相变。只适用于尺寸较小的工件，否则难以淬透。

ｄ．等温淬火法 它是将奥氏体化的工件淬入 Ｍｓ点以上温度盐浴中，等温保持足够时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出取出空冷至室温的淬火方法。适用于形状复杂、尺寸要求精密和重要的小型零件。

钢的淬透性与淬硬性

淬透性

钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火后获得马氏体的能力，其大小以钢在规定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。 生产中也常用临界淬火直径表示钢的淬透性．所谓临界淬火直径，用 Ｄ0表示。在相同冷却条件下，Ｄ0越大，钢的淬透性越好。

淬透性的应用

淬透性大的工件易淬透，组织和性能均匀一致；

淬火性大的工件在淬火时，可选用冷却能力较小的淬火介质以减小淬火应力；

对受力大而复杂的工件，为确保组织性能均匀一致，可选用淬透性大的钢；

当要求工件表面硬度高，而心部韧性好时，可选用低淬透性钢。

淬硬性

钢的淬硬性是指淬火后马氏体所能达到的最高硬度。 淬硬性主要决定于马氏体的碳含量。

钢的正火

正火：
将工件加热到适当温度，保温一段时间后从炉中取出在空气中冷却的金属热处理工艺。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。

正火的目的及工艺

工艺制度：通常在 Ａｃ３ 或 Ａｃｃｍ＋３０～５０℃，保温以后再空气中冷却。对于亚共析钢，正火与完全退火的加热温度相近。

组织特征：与完全退火相比，由于冷却速度大，转变温度较低，故晶粒细小，组织均匀。当含碳量为 ０.６－１.４％时，不出现先共析相 Ｆ，只有伪共析体或细珠光体（或称索氏体，Ｓ）；当含碳量小于 ０.６％时，组织为 Ｓ＋少量 α。

正火的实质是完全奥氏体化 ＋伪共析转变。

性能特点：与完全退火相比，强度、硬度较高。

应用：（1）对于低碳钢和低合金钢，通常采用正火代替退火，对一些受力不大、性能要求不是很高的结构件，采用正火代替调质，作为零件的最终热处理。原因：①用正火可以细化晶粒，提高低碳钢的强度和韧性；②用正火可以防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体，从而提高冲压件的冷变形能力；③用正火可以提高低碳钢的硬度，从而改善低碳钢的切削加工性能；④正火可以消除热加工件的魏氏组织、粗大组织、带状组织及内应力，为最终热处理提供合适的组织状态。
（2）对于 ０.２５～０.５％的中碳钢，也可用正火代替退火。原因：①虽然接近上限的中碳钢正火后硬度偏高，但尚能切削加工；②正火成本低；③生产率高。
（3）对于 ０.７５％以上的高碳钢或工具钢，采用正火能够消除钢中的网状渗碳体，为球化退火做好组织准备。

钢的退火

退火：
将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。

完全退火的目的及工艺 

目的：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能．获得（α＋Ｐ）组织。

应用：亚共析钢（０.３％ ～０.６％）铸件、锻（轧）件、焊件。 

工艺制度：加热到 Ａｃ３ 以上 ２０～３０℃；保温足够时间；随炉缓冷至 ５５０℃空冷 。（保温目的：温度均匀，组织转变充分）

不完全退火的目的及工艺

目的：不改变原 Ｆ组织，细化 Ｐ晶粒，降低硬度，消除内应力，改善切削性能．缩短生产周期。

应用：亚共析钢（０.３％ ～０.６％）铸件、锻（轧）件、焊件。

工艺制度：加热到 Ａｃ１ ～Ａｃ３ 之间；经保温后缓慢冷却。

球化退火的目的及工艺

目的：将钢中片状或网状碳化物球化，获得粒状珠光体组织，以降低硬度，改善切削性能，提高塑性韧性，为淬火作组织准备。

应用：共析钢、过共析钢及合金钢的锻件、轧件等。

工艺制度：加热到 Ａｃ１ ＋２０～３０℃；保温适当时间后随炉冷却。

扩散退火的目的及工艺 

目的：改善或消除钢中枝晶偏析，使成分均匀化。 

应用：合金钢铸锭及大型铸钢件或铸件。

工艺制度：加热到 Ａｃ３ 或 Ａｃｃｍ＋１５０～３００℃；长时间保温后随炉冷却。

去应力退火和再结晶退火

（１）去应力退火

目的：消除残余应力，提高尺寸稳定性，防止工件变形和开裂。

应用：铸、锻、焊、冷压件及机加工件。

工艺制度：加热到 Ａ１ 以下温度（一般 ５００～６５０℃），保温一定时间，缓冷至 ２００℃空冷。

（２）再结晶退火

目的：将金属中变形晶粒变成细小的等轴晶，以消除加工硬化，提高塑性。

应用：既可作为钢材或其他合金多道冷变形之间的中间退火，也可作为冷变形钢材或其他合金成品的最终热处理。

工艺制度：加热到再结晶温度，保温一定时间后空冷。

钢的回火

定义：回火是把淬火后的钢件，重新加热到 Ａ１ 以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。

保温时间要求：工件温度均匀，同时保证组织转变充分 

冷却方式：一般为空冷。为了避免回火脆性，应水冷或油冷。 

目的：淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力，稳定组织，提高钢的塑性和韧性，从而使钢的强度、硬度和塑性、韧性得到适当配合，以满足不同工件的性能要求。

回火的种类：低温回火、中温回火、高温回火。

低温回火（１５０～２５０℃）

组织：回火马氏体组织（由过饱和的 α相和与其有共格关系的 ε－碳化物所组成的双相组织）

性能：既保持高硬度、高强度和高耐磨性，又降低内应力和脆性。

适用的钢种：高碳钢和高碳合金

应用：一般用来处理要求高硬度和高耐磨性的工件，如用钢制作的刀具、量具、滚动轴承及渗碳件、表面淬火件等．（ＨＲＣ≥６０）。

中温回火（３５０～５００℃）

组织：回火托氏体组织（由针状 α相和与其无共格关系的细小粒状渗碳体所组成的机械混合物）

性能：具有高的弹性极限，并保持较高的强度和硬度，淬火内应力基本消除，具有良好的塑性和韧性。

适用钢种：中碳钢或中碳合金钢

应用：主要用于各种弹簧，热锻模具，压铸模具等，３５≤ＨＲＣ≤４５）。

高温回火（５００～６５０℃）

习惯上把淬火加高温回火的热处理称为“调质处理”。

组织：回火索氏体组织（由等轴状 α相和粒状渗碳体组成的机械混合物）

性能：具备良好的综合机械性能（较高的强度、塑性、韧性）。

适用钢种：中碳结构钢或低合金钢

应用：适用于重要机器零件，如发动机曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车拖拉机半轴、机床主轴及齿轮等。这些零件在使用中要求较高的强度并能承受冲击和交变载荷的作用。（２８≤ＨＲＣ≤３３）

小结

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