第三章钢的热处理第3节钢的普通热处理第1讲钢的退火和正火热处理是零件制造过程中非常重要的不可缺少的工序金属热处理工艺分为? 整体热处理
(普通热处理)? 表面热处理? 化学热处理退火正火普通热处理“四把火”淬火回火钢的退火将钢件加热到临界温度(A1、A3、Acm)
以上(有时以下)保温一定时间，然后缓冷(炉冷、坑冷、灰冷)以得到平衡状态的组织的热处理工艺称退火典型退火工艺示意图保温温度缓冷加
热时间缓冷方式:随炉冷却、坑冷、灰冷缓冷?得到平衡状态的组织退火的分类120011001000扩散退火完全退火900温度
/℃800700600500球化退火不完全退火再结晶退火去应力退火4000.2 0.4 0.6 0.8 1.0含碳量/wt.
%1.2 1.4完全退火1)工艺：Ac3以上30~50℃加热保温后，随炉冷却至500℃以下出炉空冷A3A1保温Ac+30～
50℃3温度炉冷温度空冷＜500℃时 间冷却曲线示意图时间工艺图2)应用对象主要用于亚共析钢和合金钢铸、锻、及热轧型材,也
可以用于焊件3)组织：铁素体(F)＋珠光体(P)4)目的细化晶粒，消除应力和组织缺陷提高力学性能降低硬度，提高塑性，以利于
切削球化退火过冷奥氏体直接分解，是得到粒状（球状）珠光体的方法之一把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后
在空气中冷却，叫球化退火缓冷球化退火工艺750℃保温Ac1+20～40℃缓冷(3~5℃/h)温度Ar1以下，600℃~
550℃空冷时间等温球化退火工艺球化退火组织：P球长时间保温，钢中Fe3C趋于球化球状(粒状)珠光体组织主要应用对象过共析钢，
合金工具钢球化退火目的：调整硬度，硬度更低，韧性更好利于切削减少(后续)淬火变形和开裂去应力退火工艺：把钢件(缓慢)加热到
Ac1以下，一般500～600℃, 随炉冷却至300～200℃出炉又称低温退火或高温回火去应力退火工艺保温500～600℃炉冷
温度空冷300～200℃时间去应力退火应用对象：铸件、锻件、焊接件、冷冲压件、冷拔件去应力退火目的消除残余应力，防止零件变形
或开裂保证精度钢的正火正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度(30~50℃)保持一定时间后，在空气中冷却
的热处理工艺冷却方式 ?空冷正火组织?同退火相似，得到组织更细珠光体类组织正火加热温度范围γγ+Fe3Cαα+γP Sα+F
e3Cγγ+Fe3Cαα+γP Sα+Fe3C亚共析钢:Ac3以上30~50℃E?共析钢:Ac1以上30~50℃过共析钢:
Acm以上30~50℃G?+Fe3C?+?P?S?+Fe3CQ正火工艺共析钢正火冷却曲线和C曲线A1(Acm)Ac3+30～
50℃温度空冷温度℃时间时 间正火组织共析钢: 索氏体(S)亚共析钢:铁素体(F)+索氏体(S)过共析钢:索氏体(
S)+Fe3CⅡ正火的目的低碳钢:调整硬度,以利切削提高硬度过共析钢:消除网状Fe3CⅡ,以利球化抑制或消除
过共析钢的网状渗碳体中碳钢制一般零件:作为最终热处理细化晶粒提高其强度和韧性退火与正火的选择低碳钢：硬度低，粘刀，正火高
碳钢：硬度高，难切削，退火中碳钢：退火、正火均可(1)改善切削性能(2)经济性正火周期短，耗能少，操作简便，尽量以正火代
替退火(3)使用性能普通结构件，以正火作为最终热处理，以细化晶粒，提高力学性能形状复杂的结构件，采用退火作为最终热处理，以消
除应力防止裂纹第三章钢的热处理第3节钢的普通热处理第2讲钢的淬火淬火：指将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持
一定的时间，然后以适当的冷却速度(快冷)，获得马氏体或（下）贝氏体组织的热处理工艺淬火温度? 亚共析钢Ac3+30~50℃亚
共析钢完全奥氏体化? 过共析钢Ac1+30~50℃珠光体?奥氏体化保留一部分(二次)渗碳体淬火目的(大部分淬火)获得马氏体(
M),或(等温淬火)下贝氏体(B下)，以提高强度、硬度适当的冷却速度淬火冷速>临界冷却速度淬火介质淬火介质种类：水、含盐水溶液
、油、盐浴、碱浴等等水：淬冷能力强，应用最早、最广泛、最经济但工件表面有软点，易变形开裂；盐水：淬冷能力更强，得到高的硬度，
工件表面光洁、无软点但易使工件变形，甚至开裂；油：淬冷能力弱，工件不易变形开裂。A1淬火时表层直接与淬火介质接触，冷速快；心部
通过表层散热，冷速慢P温度AB钢件表层得到M而心部只能获得部分M，甚至完全得不到MMsv心部Mfv表层v中间时间1单液淬火法示
意图一种淬火介质2双液淬火法示意图二种淬火介质(1)冷却能力强(1)(2)冷却能力弱(2)3分级淬火法示意图盐浴保温（内外
温度一致）然后空冷（发生M相变）4等温淬火法盐浴保温，直到下贝氏体转变结束，再空冷钢的淬透能力(1)淬透性淬透性是表征钢
件淬火时形成M的能力或者:表征钢件淬火时所能得到的淬硬层的深度钢固有的一种属性(2)淬硬层深度由钢件表面向里到半M组织(5
0%M)的区域称为淬硬层，其深度称淬硬层深度(3)淬硬性在正常淬火情况下，以超过临界冷却速度的冷却，得到的M组织所能达到
的最高硬度值影响因素：含碳量，碳含量越高，钢的淬硬性越高淬透性≠淬硬性淬透性好的钢，淬硬性不一定高淬硬性高的钢，淬透性不一定好
淬透性的测试方法1)临界直径法将同一种钢不同直径的圆棒试样加热至单相A区，然后在同一淬火介质中冷却，测出其能全部淬硬成M的最大
直径D0即为临界直径D0越大，表示钢的淬透性越好不同截面的钢淬火时淬硬层深度的变化2)顶端淬火法国内普遍采用的淬透性试验方法；
将标准试样加热至单相A区后放在支架上相同距离，硬度越高表示淬透性越好从端面起依次测定硬度硬度随距顶端距离的变化曲线－淬透性
曲线从一端喷水冷却影响淬透性的主要因素钢的含碳量：（与亚共析钢、过共析钢比较）共析钢的淬透性最高合金元素：除Co外，其他合金
元素，（固溶到奥氏体晶内的）都可以提高淬透性第三章钢的热处理第3节钢的普通热处理第3讲钢的回火淬火钢的状态(1)马氏体
非平衡组织不稳定，缺陷多，存在应变能(2)(与马氏体并存)有残余奥氏体AR残余奥氏体也是热力学不稳定组织(条件允许就转变)影
响钢的性能(3)淬火钢中残留大的内应力(变形开裂的不稳定因素)这种状态好吗？(安全吗？能用么？)(1)危险，淬火钢不能/不允
许直接使用淬火的大型/形状复杂的高碳钢(可能)爆裂(2)变形，存在内应力，残余奥氏体(随时间延长，都会搞事情)(3)牺牲了塑
性韧性回火工艺将淬过火的钢在A1以下温度加热保温后,空冷回火目的消除内应力，降低淬火钢的脆性降低硬度，提高塑性稳定组织，稳定
尺寸?获得工件所要求的组织、性能?回火是热处理工序中最后一道工序淬火钢回火时的组织转变回火时加热温度逐渐升高，马氏体等非稳定组
织发生转变回火温度不同，非稳定组织的转变不同回火过程中组织转变四阶段第一阶段 80℃~200℃马氏体分解第二阶段 T∈(2
00,300℃) 残余奥氏体转变第三阶段 T∈(250,400℃) 马氏体分解完成第四阶段 T ＞ 400℃长大、回复
、再结晶等说明:每个阶段的温度区间以共析钢为例不同资料中温度区间稍有区别第一阶段 80℃~200℃ 马氏体分解马氏体中的碳
(C)以?碳化物形式析出弥散分布、极细、粒状晶体结构:密排六方结构，分子式为Fe2.4C高碳马氏体的显微组织a)淬火态(a
)b)回火态(b)回火马氏体(黑色片状)α′?M回(α1′+ε-FexC)获得的组织：过饱和α+ ?碳化物称为
回火马氏体(用M回表示)第二阶段T∈(200,300℃)残余奥氏体转变M分解使得体积下降，残A周围的压力减小M分解?比容
↘，残A的压力↘，A残又“自由”了残余奥氏体分解?过饱和的α和碳化物 (回火马氏体)?残余奥氏体其他转变产物(珠光体
/B下)第三阶段 T∈(250,马氏体分解完成400℃)? α 中含碳量降低到正常饱和状态的(C几乎全部脱溶)? ?碳化物
转变为极细小的颗粒状渗碳体(更稳定的碳化物)? (淬火时晶格畸变所造成)内应力大大降低第四阶段 T＞400℃? Fe3C聚集
长大、形成球状，温度越高、球越大? 铁素体发生回复、再结晶 (一般在500～600℃)回火后的组织回火马氏体 T＜300℃ M回过
饱和α固溶体+ε碳化物回火托氏体 T (300℃，500℃)T回F+极细粒状Fe3C回火索氏体 T (500℃
，600℃)S回F+细粒状Fe3CM回≠ MT回≠ TS回≠ S相同硬度下M回比MT回比TS回
比S有更高强度，更好塑、韧性淬火钢的回火后的力学性能a)不同含碳量钢的硬度变化b)35钢的各种力学性能变化钢的力学性能随回火温度的变化硬度、强度下降塑性、韧性提高随回火温度升高回火的种类、组织、性能及应用种类低温回火中温回火高温回火温度150～250℃350～500℃500～650℃成分高碳钢wC: 0.5~0.7wC: 0.3~0.5组织M回+A残T回S回性能高硬度高耐磨HRC58～64高σs、高σe一定韧性HRC35～45适当的强、硬度足够的塑、韧性HRC25～35应用工具、滚动轴承弹簧重要零件淬火+高温回火=调质处理 |
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