第五章 钢的热处理第三节 钢的退火和正火 l机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理l退火与正火主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理 一、退火l将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 (炉冷) 的热处理工艺叫做退火l1、退火目的l⑴调整硬度，便于切削加工适合加工的硬度为170-250HBl⑵ 消除内应力，防止加工中变形l⑶ 为最终热处理作组织准备 真空退火炉l2、退火工艺l退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火l⑴ 完全退火l将工件加热到Ac3+30~50℃保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢 .l⑵ 等温退火l亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢. 高速钢等温退火与普通退火的比较l⑶ 球化退火l球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺l它是将工件加热到Ac1+ 30-50℃ 保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于 Ar1 的温度下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。
主要用于共析、过共析钢l球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体, 用P球表示球状珠光体l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.l二、正火l正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺l正火比退火冷却速度大l1、正火后的组织： ● <0.6%C时，组织为F+S；● 0.6%C时，组织为S 正火温度l2、正火的目的l⑴ 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同l⑵ 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备l⑶ 普通件最终热处理l要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火,高碳钢用球化退火.热处理与硬度关系合适切削加工硬度第四节 钢的淬火l淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.l淬火是应用最广的热处理工艺之一l淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能.真空淬火炉一、淬火温度l1、碳钢l⑴ 亚共析钢l淬火温度为Ac3+30-50℃l预备热处理组织为退火或正火组织。
l亚共析钢淬火组织：l0.5%C时为Ml0.5%C时为M+A’65MnV钢(0.65%C) 淬火组织45钢(含0.45%C)正常淬火组织l在Ac1~ Ac3之间的加热淬火称亚温淬火35钢（含0.35%C）亚温淬火组织l亚温淬火组织为F+M，强硬度低，但塑韧性好.l⑵ 共析钢l淬火温度为Ac1+30-50℃；淬火组织为M+A’l⑶ 过共析钢l淬火温度: Ac1+30-50℃.l温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大、A’量增多使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加l淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’预备组织为P球)T12钢（含1.2%C）正常淬火组织l2、合金钢l由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高l⑴ 亚共析钢淬火温度为Ac3+ 50~100℃l⑵ 共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1+50~100℃ 钢坯加热二、淬火介质l理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小理想淬火曲线示意图MsMf内应力的目的但目前还没有找到理想的淬火介质l常用淬火介质是水和油.l水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。
l油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件l熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火l聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.三、淬火方法l采用不同的淬火方法可弥补介质的不足l1、单液淬火法l加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法l操作简单，易实现自动化各种淬火方法示意图1—单液淬火法2—双液淬火法3—分级淬火法4—等温淬火法l2、双液淬火法l工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法如水淬油冷，油淬空冷.l优点是冷却理想，缺点是不易掌握用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件l3、分级淬火法l在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷l可减少内应力，用于小尺寸工件盐浴炉l4、等温淬火法l将工件在稍高于 Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法l经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小.l适用于形状复杂及要求较高的小型件第五节 钢的淬透性网带式淬火炉一、淬透性的概念M量和硬度随深度的变化l淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。
其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示l淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M + 50%P)的深度l淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力.四、淬透性的测定及其表示方法 l1、淬透性的测定常用末端淬火法l不同冷却条件下的转变产物等温退火P退火 (炉冷) 正火 (空冷)S(油冷)T+M+A’等温淬火B下M+A’分级淬火M+A’淬火 (水冷)A1MSMf时间温度淬火PP均匀A细A？？？第六节 钢的回火l回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺l一、回火的目的l1、减少或消除淬火内应力.l2、改善稳定组织l3、获得所需要的力学性能淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性螺杆表面的 淬火裂纹二、钢在回火时的转变l淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化 网带式回火电炉l㈠ 回火时组织转变l1、马氏体的分解l80℃回火时，钢的组织无变化l100-200℃加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出-碳化物(- FeXC)，使马氏体过饱和度降低析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回表示。
350℃时马氏体分解结束透射电镜下的回火马氏体形貌回火马氏体l在光镜下M回为黑色，A’为白色l2、残余奥氏体分解l200-300℃时, 由于马氏体分解，奥氏体所受的压力下降, Ms 上升，A’ 分解为- 碳化物和过饱和铁素体，即M回衡成分, 内应力大量消除，M回转变为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细片状Fe3C组织，称回火托氏体，用T回表示l发生于250-400℃，此时，-碳化物溶解于F中，并从铁素体中析出Fe3Cl到350℃, 马氏体含碳量降到铁素体平回火托氏体l3、-碳化物转变为Fe3C回火索氏体l4、Fe3C聚集长大和铁素体多边形化l400℃以上, Fe3C开始聚集长大500℃ 以上时为粒状600℃铁素体发生多边形化，由针片状变为多边形.l这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织称回火索氏体，用S回表示 淬火钢硬度随回火温度的变化40钢力学性能与回火温度的关系l㈡ 回火时的性能变化l回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高l200℃以下，由于马氏体中碳化物的弥散析出，钢的硬度并不下降，高碳钢硬度甚至略有提高l200-300℃，由于高碳钢中A’转变为M回, 硬度再次升高。
l大于300℃,由于Fe3C粗化，马氏体转变为铁素体,硬度直线下降三、回火脆性l淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高l在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称回火脆性 l1、第一类回火脆性l又称不可逆回火脆性是指淬火钢在250-400℃回火时出现的脆性l这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法l回火时应避开这一温度范围l2、第二类回火脆性l又称可逆回火脆性是指淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性.回火后快冷不出现，是可逆的l防止办法：l⑴ 回火后快冷l⑵ 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)该法更适用于大截面的零部件 四、回火种类l根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类 ● 淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质.广泛用于各种结构件如轴 、齿轮等热处理也可作 为要求较高精密件、量具 等预备热处理 适用于各种高碳 钢、渗碳件及表 面淬火件 应用获得良好的综合力学性能， 即在保持较高的强度同时， 具有良好的塑性和韧性 提高e及s， 同时使工件具 有一定韧性 在保留高硬度、 高耐磨性的同时 ，降低内应力。
回火目的S回 T回 M回 回火组织500-650℃350-500℃150-250℃ 回火温度 高温回火 中温回火 低温回火 适用于弹簧热处理弹 簧 热 处 理。