lte根序列规划:金属热处理的“四把火”

1）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近平衡状态，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。

　　2）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。

　　3）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。

　　4）为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃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。

　　5）退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“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。（该段落来自百度百科，详见： http://baike.baidu.com/view/32682.htm）

　　1 钢的退火

　　退火是生产中常用的预备热处理工艺。大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火后，可消除铸、锻及焊件的内应力与成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的力学性能，为下道工序作好组织准备。对性能要求不高、不太重要的零件及一些普通铸件、焊件，退火可作为最终热处理。

　　钢的退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。

　　钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。

　　 退火的目的

　　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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。

　　③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。

　　 退火工艺的种类

　　①均匀化退火（扩散退火)

　　均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。

　　均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃），即1050～1150℃，保温时间一般为10～15h，以保证扩散充分进行，大道消除或减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高，时间长，晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火，使组织重新细化。

　　②完全退火

　　完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。

　　完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却时，渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给最终热处理留下隐患。

　　完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）；合金钢为Ac3+（500～70℃）；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空冷。

　　③不完全退火

　　不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。

　　不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+(40～60)℃，保温后缓慢冷却。

　　④等温退火

　　等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。

　　等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，其目的是细化组织和降低硬度。亚共析钢加热温度为Ac3+(30～50)℃，过共析钢加热温度为Ac3+(20～40)℃，保持一定时间，随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变，然后出炉空冷。等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。

　　⑤球化退火 ⑥再结晶退火（中间退火）略

　　⑦去应力退火

　　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A1，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。

　　2 钢的淬火与回火

　　钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。

　　2.1 钢的淬火

　　淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。

　　2.2 钢的回火

　　回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。

　　回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，选择不同的回火温度，获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。

　　3 正火工艺

　　正火工艺是将钢件加热到Ac3（或Acm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到Ac3以上100～150℃的正火则称为高温正火。

　　对于中、低碳钢的铸、锻件正火的主要目的是细化组织。与退火相比，正火后珠光体片层较细、铁素体晶粒也比较细小，因而强度和硬度较高。

　　低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。

　　过共析钢正火加热刀Acm以上，使原先呈网状的渗碳体全部溶入到奥氏体，然后用较快的速度冷却，抑制渗碳体在奥氏体晶界的析出，从而能消除网状碳化物，改善过共析钢的组织。

　　焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强度。

　　在热处理过程中返修零件必须正火处理，要求力学性能指标的结构零件必须正火后进行调质才能满足力学性能要求。中、高合金钢和大型锻件正火后必须加高温回火来消除正火时产生的内应力。

　　有些合金钢在锻造时产生部分马氏体转变，形成硬组织。为了消除这种不良组织采取正火时，比正常正火温度高20℃左右加热保温进行正火。

　　正火工艺比较简便，有利于采用锻造余热正火，可节省能源和缩短生产周期。

　　正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。

　　“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。

　　正火与退火的差别

　　

　　

　　退火和正火由于加热或冷却不当，会出现一些与预期目的相反的组织，造成缺陷。

　　一般常见缺陷有：

　　1． 过烧

　　由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废。

　　2． 黑脆

　　碳素工具钢或低合金工具钢在退火后，有时发现硬度虽然很低，但脆性却很大，一折即断，断口呈灰黑色，所以叫“黑脆”。金相组织特点是部分渗碳体转变成石墨，发现黑脆的工具不能返修。如图所示。

　　

　　3． 粗大魏氏组织

　　退火或正火钢中出现粗大魏氏组织的主要原因是由于加热温度过高所造成的。由魏氏组织的形成规律得知，当奥氏体晶粒较细时，只有含碳量范围很小的钢，在适当冷却速度范围内冷却时才出现魏氏组织。当奥氏体晶粒很粗大时，出现魏氏组织的含碳量范围扩大，且在冷却速度较低时才能出现魏氏组织，为了消除魏氏组织，可以采用稍高于Ac3的加热温度，即使先共析相完全溶解，又不使奥氏体晶粒粗大，而根据钢的化学成分采用较快或较慢的冷却速度冷却。对于魏氏组织严重的，可以采用前述的双重正火来消除。

　　4． 反常组织

　　其组织特征是：在亚共析钢中，在先共析铁素体晶界上有粗大的渗碳体存在，珠光体片间距也很大，如图所示。在过共析钢中，在先共析渗碳体周围有很宽铁素体条，而先共析渗碳体网也很宽(图2-2b)出现反常组织的原因是：当亚共、析钢或过共析钢退火时，在Ar1点附近冷却过慢，特别在略低于Ar1点(例如低10℃)的温度下长期停留。这种组织的形成过程是待先共析相析出后，在后续的珠光体转变中，铁素体或渗碳体自由长大，而形成游离酌铁素体或渗碳体.结果在亚共析钢中出现非共析渗碳体，而在过共析钢中出现游离铁素体。这和正常组织相反,因而称为反常组织。反常组织将造成淬火软点。出现这种组织时应进行重新退火消除。

　　

　　5． 网状组织

　　网状组织主要是由于加热温度过高，冷却速度过慢所引起的。因为网状铁素体或渗碳体会降低钢的机械性能，特别是网状渗碳体，在后继淬火加热时很难消除，因此必须严格控制．网状组织一般采取重新正火的办法来消除。

　　6． 球化不均匀

　　T12钢球化退火后所得的碳化物球化不均匀组织。二次渗碳体呈粗大块状分布，形成原因为球化退火前并没有消除网状渗碳体，在球化退火前集聚而成。消除方法是进行正火和一次球化退火。

　　7：硬度过高

　　中高碳钢退火的重要目的之一是降低硬度，便于切削加工，因而对退火后的硬度有一定要求，但是如果退火时加热温度过高，冷却速度过块，特别是合金元素高、过冷奥氏体稳定的钢，就会出现索氏体、屈氏体、甚至贝氏体、马氏体组织。因而硬度高于规定的硬度范围。为了获得所需硬度，应重新进行退火。