正火、退火、淬火、回火的区别联系与热处理基础知识

正火、退火、淬火、回火

退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度）。

退火、正火、淬火、回火对比和区别

1、退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺，称为 “四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。

2、退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接**衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。

3、正火；是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

4、淬火；是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。

了解退火、淬火、回火的差异和作用： 1.退火概念:

所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间， 然后随 炉缓慢冷却

的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。

退火目的和作用:

(1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;

(2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善 钢的性能或为以后的热处理作准备;

(3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。

2.淬火概念:

淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后 以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

淬火目的和作用:

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或 贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。

(注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。

回火：

高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用，在零件淬火处理后进行回火，主要目的是消除淬火应力，得到要求的组织，回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。

退火：

退火过程中发生得是珠光体转变，退火的主要目的是使金属内部组织达到或接**衡状态，为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。

什么叫回火？

回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是：

1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。

2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。

3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。

4）改善某些合金钢的切削性能。

在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件，如机床主轴，汽车后桥半轴，强力齿轮等。

什么叫淬火？

淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上，保温后，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织，再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。其主要目的是：

1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。

2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。

淬火冷却时，除需合理选用淬火介质外，还要有正确的淬火方法，常用的淬火方法，主要有单液淬火，双液淬火，分级淬火、等温淬火，局部淬火等。

正火有以下目的和用途。

① 对亚共析钢，正火用以消除铸、锻、焊件的过热粗晶组织和魏氏组织，轧材中的带状组织；细化晶粒；并可作为淬火前的预先热处理。

② 对过共析钢，正火可以消除网状二次渗碳体，并使珠光体细化，不但改善机械性能，而且有利于以后的球化退火。

③ 对低碳深冲薄钢板，正火可以消除晶界的游离渗碳体，以改善其深冲性能。

④ 对低碳钢和低碳低合金钢，采用正火，可得到较多的细片状珠光体组织，使硬度增高到HB140-190，避免切削时的“粘刀”现象，改善切削加工性。对中碳钢，在既可用正火又可用退火的场合下，用正火更为经济和方便。

⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能要求不高的场合下，可用正火代替淬火加高温回火，

不仅操作简便，而且使钢材的组织和尺寸稳定。

⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件的成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后第二次较低温度的正火予以细化。

⑦ 对某些用于汽轮机和锅炉的低、中碳合金钢，常采用正火以获得贝氏体组织，再经高温回火，用于400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。

⑧ 除钢件和钢材以外，正火还广泛用于球墨铸铁热处理，使其获得珠光体基体，提高球墨铸铁的强度。

由于正火的特点是空气冷却，因而环境气温、堆放方式、气流及工件尺寸对正火后的组织和性能均有影响。正火组织还可作为合金钢的一种分类方法。通常根据直径为25毫米的试样加热到900℃后,空冷得到的组织，将合金钢分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。

退火是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的一种金属热处理工艺。退火热处理分为完全退火，不完全退火和去应力退火。退火材料的力学性能可以用拉伸试验来检测，也可以用硬度试验来检测。许多钢材都是以退火热处理状态供货的，钢材硬度检测可以采用洛氏硬度计，测试HRB硬度，对于较薄的钢板、钢带以及薄壁钢管，可以采用表面洛氏硬度计，检测HRT硬度。

退火的目的在于：

① 改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余

应力，防止工件变形、开裂。

② 软化工件以便进行切削加工。

③ 细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。

④ 为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。

常用的退火工艺有：

① 完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。

② 球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。

③ 等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降 低。

④ 再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。

⑤ 石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。

⑥ 扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。

⑦ 去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。

淬火，金属和玻璃的一种热处理工艺。把合金制品或玻璃加热到一定温度，随即在水、油或空气中急速冷却，一般用以提高合金的硬度和强度。通称“蘸火”。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。钢铁工件在淬火后具有以下特点：

① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。

② 存在较大内应力。

③ 力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。

型的选择

炉型应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定

1．对于不能成批定型生产的，工件大小不相等的，种类较多的，要求工艺上具有通用

性、

多用性的，可选用箱式炉。

2．加热长轴类及长的丝杆，管子等工件时，可选用深井式电炉。

3．小批量的渗碳零件，可选用井式气体渗碳炉。

4．对于大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉。

5．对冲压件板材坯料的加热大批量生产时，最好选用滚动炉，辊底炉。

6．对成批的定型零件，生产上可选用推杆式或传送带式电阻炉（推杆炉或铸带炉）

7．小型机械零件如：螺钉，螺母等可选用振底式炉或网带式炉。

8．钢球及滚柱热处理可选用内螺旋的回转管炉。

9．有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气

循环加热炉。 加热缺陷及控制

一、过热现象

我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下

降。 1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可

经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，

受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。

3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组

织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。

二、过烧现象

加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报

废。因此在工作中要避免过烧的发生。

三、脱碳和氧化

钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表

面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。

加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表

面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。

为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐

回火的作用在于：

① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。

② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。

③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。

有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。

回火要求：用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。

① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。

② 弹簧在350～500℃下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。

③ 中碳结构钢制作的零件通常在500～600℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。

淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。

钢在300℃左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆性。一般不应在这个温度区间回火。某些中碳合金结构钢在高温回火后，如果缓慢冷至室温，也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或回火时在油或水中冷却，都可以防止第二类回火脆性。将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性。

一.钢的退火

概念：将钢加热、保温后缓慢冷却，以获得接**衡组织的工艺过程。

1、完全退火

工艺：加热Ac3以上30-50℃→保温→随炉冷到500度以下→空冷室温。

目的：细化晶粒，均匀组织 ，提高塑韧性，消除内应力，便于机械加工。

2、等温退火

工艺：加热Ac3以上→保温→快冷至珠光体转变温度→等温停留→转变为P→出炉空冷；

目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小。（适用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件）。

3、球化退火

概念：是使钢中的渗碳体球化的工艺过程。

对象：共析钢和过共析钢

工艺：

（1）等温球化退火加热Ac1以上20-30度→保温→迅速冷却到Ar1以下20度→等温→随炉冷至600度左右→出炉空冷。

（2）普通球化退火加热Ac1以上20-30度→保温→极缓慢冷却至600度左右→出炉空冷。（周期长，效率低，不适用）。

目的：降低硬度、提高塑韧性，便于切削加工。

机理：使片状或网状渗碳体变成颗粒状（球状）

说明：退火加热时，组织没有完全A化，所以又称不完全退火。

4、去应力退火

工艺：加热到Ac1以下某一温度（500-650度）→保温→缓冷至室温。

目的：消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力，稳定工件尺寸。

二.钢的回火

工艺：将淬火后的钢重新加热到A1以下某一温度保温，然后冷却（一般空冷)至室温。

目的：消除淬火产生的内应力，稳定工件尺寸，降低脆性，改善切削加工性能。

力学性能：随着回火温度的升高，硬度、强度下降，塑性韧性升高。

1、低温回火：150-250℃ ，M回，减少内应力和脆性，提高塑韧性，有较高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滚动轴承等。

2、中温回火：350-500℃ ，T回，具有较高的弹性，有一定的塑性和硬度。用于制作弹簧、锻模等。

3、高温回火：500-650℃ ，S回，具有良好的综合力学性能。用于制作齿轮、曲轴等。

1.定义：把金属材料加热到一定的温度并保温一定时间，然后以一定的进度进行冷却，得到所需的显微组织和性能的工艺过程。 解释：

一定温度：根据要求的某一温度。 淬火：完全奥氏体化的温度。

各种钢的加热温度都是根据临界点ＡＣ１、AC3来确定的。影响因素，原始组织，加工状态，工件尺寸等。

以一定的速度进行冷却——因为速度不同所获得的显微组织不同，因而机械性能不同。

2.热处理的作用

热处理这一方法历史上，例如刀、剑、钢针加热——放入水中——用锅炒——炒。

金属材料是现代化工业中的主要材料，例如：汽车齿轮、刀具、机床部件都需进行热处理。

热处理作用：A提高硬度

B降低硬度便于切削或其它切削加工 C消除因在各种加工中所引起的内应力。

D改善金属的内部组织和性质，使其满足不同的要求。 E提高表面耐磨耐腐性。

热加工的对象是半成品，出现错误时会产生废品，损失大。 3.哈量厂的热处理

哈量生产的产品——通用量具，标准刃具、精密量仪、数控刀具、数控机床。 97%的零部件都需要经过热处理。热处理分厂有160人，除了一些辅助工段有3个主要工段。

1）合金钢工段——主要处理量具，仪器配件、数控机床配件。 所用钢种：T10A——优质碳素工具钢（游标卡尺） GCr15——轴承钢（换塞规，块规）

9SiCr——合金工具钢（板牙、自用工具） 40Cr——合金结构钢（机床配件） 45#——碳素结构钢（板牙）

20CrMnTi——合金结构钢（渗碳件、数控刀柄）

2）高速钢工段：W6Mo5Cr4V2、W9Mo5Cr4V、W18Cr4V——产品：钻头、丝

锥、铣刀。

3）综合处理工段：渗碳、真空淬火、多用炉淬火。 第二节：钢的分类

钢是由Fe+C的合金元素组成

铁碳合金按其含碳量的质量分数表示： 钢——Wc=0.0218%~2.11% 工业纯铁——Wc<0.0218% 铸铁——Wc>2.11%

按化学成分分类

1. 碳素钢：碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢称 为碳素钢，简称碳钢

按钢的含碳量分1）低碳钢Wc≤0.25% 例如；20Cr钢，0.17~0.24 2）中碳钢0.25%0.06 例如：T10A，0.95~1.04

2.合金钢：

低合金钢：按合金元素的总质量分数小于等于5%如40Cr、20Cr。 中合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于5%小于10%例如：38CrMoAl 高合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。 二按用途分类：

1. 结构钢：用作机器零件和工程结构钢。例做桥梁、船舶、齿轮轴。 1）碳素机构钢：45#、65#、65Mn。

2）合金结构钢：20CrMnTi、40Cr、42CrMn。 2. 工具钢（C>0.7%）：

1）碳素工具钢：T10A、T12A

2）合金工具钢：W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V

3.特殊钢：具有特殊的物理、化学、机械性能的钢。例如：不锈钢、耐磨钢 和磁钢。

第二节热处理工艺制定原则及典型热处理工艺

热处理工艺规程的编制是零件工艺中最主要、最基本的工作内容。也是充分发挥材料的力学性能和零件的服役能力的基本保证。因此确切的说，工艺规程的编制工作属于工程设计的范畴。是工程工作中重要的一个环节。

一．工艺编制要遵守以下原则 1. 工艺的先进性

采用新工艺、新技术。热处理设备的更新与改造。例（晶体管主频，无触点、 数字控温、变频变压器。）采用新型工艺材料。

目的：提高产品热处理质量、提高生产能力、降低成本、提高热处理后工件的表面质量，安全、环保。

2. 工艺的合理性。

A工艺安排的合理性：前后序安排要合理，减少后序加工的难度，与机械加 工要协调，降低生产成本。

B零件热处理要求合理性

热处理工艺应与材料的特征相适应，零件的几何尺寸和形状应与热处理的工艺相适应

C工艺方法及工艺参数的合理性

选择合适的工艺参数，工艺方法应简单适用，减少生产成本，便于操作。选择工艺参

数应根据相关标准，与标准不同的工艺参数应有试验根据。

D热处理前零件的尺寸形状的合理性，防止变形、开裂等缺陷 E热处理前工作状态的合理性

铸、锻件应退火，机械加工应去除应力。 3.工艺的可行性

A企业的热处理条件、人员结构及素质、热处理设备配备程度、设备的精度。 B操作人员的专业技术水平，人员的文化程度、专业技术水平及对工艺操作

热处理工艺的基本过程、特点及其应用 1．热处理的应用

钢是现代工业、农业、交通、国防及生活中应用最为广泛的一种金属材料，具有许多良好的性能。但随着科学技术的不断提高和发展，对金属材料的性能要求也不断的提高，其中热处理工艺就是提高和改善钢性能的一种重要方法，如齿轮、曲轴、弹簧、锤子、刃具等它们的各种机械性能都是通过热处理的加工来达到要求的。

例1）：弹簧件：目前用于制作弹簧工件的材料有很多种。首先根据工件使用条件和要求选用合适的弹簧钢，然后加工成形。这时虽然材料和工件的形状都达到了弹簧工件的要求，但性能并没有达到技术要求。这时工件在受力作用下就会发生塑性变形，无法起到弹簧工件的作用。要想使工件充分体现出弹簧的特性，就要根据所用具体材料进行相应热处理来满足。

例2）：家用菜刀、剪刀等，这些工件使用性能如何，热处理的好与坏，直接影响刀具的质量，如硬度低时，易出现卷刃现象，如硬度过高，易出现断裂现象等。

例3）：学生在钳工实习时制作的小锤子。在钳工制作锤子时，所用工具有：锉刀、锯条和钻头等工具，它们同样是金属材料，为什么锤子能被加工得动？这说明这些工具的硬度比锤子的硬度高，所以能把锤子从原材料加工成锤子的形态。但在钳工加工成形的锤子也只是一个半成品。因为虽然锤子的形状，尺寸达到了要求，但它们的机械性能并没有达到要求。如果这时用它锤击工件，锤子本身就会出现变形。所以要想使锤子不但在尺寸和精度上达到要求而且在性能上也应达到技术要求，为此就要通过进行热处理来完成。

2．热处理的基本过程

定义：采用适当的方式对固态金属或合金进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。

制作工件的材料对热处理工艺有非常大的影响。工件在进行热处理操作之前首先要确定工件的具体材料。因为不同的材料，它的化学成份不同，它的热处理工艺也不同，否则可能使工件出现废品。为了说明成份和工艺之间的关系，可通过铁—碳平衡图来了解（简介）。

1）工件加热升温的目的

一般金属材料在常温下其内部组织有许多种。例如钢在常温下其内部有珠光体、铁素体、马氏体、上、下贝氏体等组织。随着温度的升高，当达到727℃或超过727℃时，就发生了组织转变。常温的组织开始转变为高

温的组织，也就是向奥氏体转变。转变的温度和数量随材料种类不同而不同。如含碳量为0.77%的钢，当温度达到727℃时，就会由珠光体全部转变为奥氏体。而含碳量为

0.45%钢则需要加热到850℃时才全部转变为奥氏体

（介绍A1、A3曲线的作用）。工件加热的目的就是让金属材料由低温组织转变为高温组织（奥氏体）。如果材料里加入其它合金元素，其组织转变就会变得更加复杂，所以说确定材料种类对确定热处理工艺非常重要。

2）保温的目的

金属材料随着温度的升高超过临界温度就会发生组织转变。但是转变数量的多少同加热温度，加热速度和工件几何尺寸等因素有关。工件加热到确定温度后，还要使工件表面温度和工件心部温度一样，也就是表面组织转变和心部组织转变一样。因为工件烧透和组织转变都需要一定时间的，所以工件到温度后要进行保温。

3）降温的目的

将高温下获得的内部是奥氏体组织的工件以不同的冷却速度冷却到室温，可以获得不同的金属组织。因为金属材料内部组织不同，它的机械性能是不一样的，所以可以根据不同技术要求而选择不同的冷却速度，获得我们所要求的组织和性能。

二、热处理基本工艺方法

热处理加工的特点与其它工种加工的特点最大的区别是：工件的几何尺寸不发生变化，而内部组织和机械性能发生改变。

1）退火

目的：细化晶粒、降低硬度，提高塑性、消除内应力，改善材料切削加工性能，并为以后淬火作好组织准备。

适用工件范围：

一般为铸件、锻件、焊接件等毛坯。

具体工艺有：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。

退火工艺操作：为使工件退火后能获得一个平衡的组织，对温度下降速度有严格要求，必须缓慢降温。用45号钢制作的工件进行退火工艺作一介绍：首先选用加热设备，制订退火工艺，把工件装炉升温，适当保温后降温。工件在炉内的降温.正火工艺

适用工件范围：一般为铸件、锻件及粗车得到的工件。

正火工艺操作：亚共析钢加热温度为Ac3以上30~50℃，过共析钢加温度在Accm以上30~50℃。工件经过充分的保温使其获得单一的奥氏体组织后，把工件从高温炉内取出，放在车间静止的空气当中冷却。这种冷却方法叫空冷。以同学们制作的锤子为例。把它放在炉内，将炉温升到850℃进行充分保温后，马上将工件从炉内取出，拿到车间内的空气中冷却，它的冷却速度要比退火的冷却速度快得多，所以获得的组织比较细密，硬度有所提高，切削加工性能也能得到提高。

金属组织

金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。

相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

固溶体：一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，种现象叫固溶强化现象。2 P( @6 `- ]\" j( c. P9 \\0 ]\" c8

化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有的机械性能。

铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。

奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。

渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物

珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）

莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变

工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。