第三章 正火+淬火

第三章钢的正火与退火一.退火（将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）

1．完全退火加热温度：Ac3以上20-30度组织：P+F目的：①细化，均匀化粗大、不均匀组织②接近平衡组织——调整硬度→切削性↑③消除内应力应用范围：亚共折钢，共析钢，不适用于过共析钢。2．球化退火（不完全退火）加热温度：Ac1以上20-40度3．扩散退火（均匀化退火）1050-1150℃，10-20h,P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（应用完全退火消除）4．再结晶退火加热温度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度目的：消除加工硬化5．去应力退火500-650℃二、正火（空冷）AC3或Accm+30-50℃

组织：S+（F或Fe3C）应用：（1）作最终热处理，普通结构钢零件目的：a.细化A晶粒，组织均匀化b.减了亚共析钢中F%→P%↑，细化→强度，韧性，硬度↑（2）预先热处理a.消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备b.使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备（3）改善切削加工性能三、退火、正火的选择正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好1．切削加工低、中碳钢→正火中高碳刚，合金工具钢→完全退火，球化退火2．作为最终热处理→正火3．为最终热处理提供良好的组织状态

工具钢→正火+球化退火结构钢→正火返修件→退火四、钢的淬火与回火把钢加热到AC3、AC1相变温度以上，保温一定的时间，大于临界快速速度冷却得到→M+A’1．淬火温度的决定亚共析钢：AC3+30---50度共析钢：AC1+30----50度过共析钢：AC3+30---50度保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓，淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑2．加热时间升温、保温3．淬火介质

6500C以上，慢，减小热应力650-4000C，快，避免C曲线4000C以下，慢，减轻相变应力理想淬火冷却介质示意图

不同淬火方法示意图五、钢的淬透性1．淬透性；淬火条件下得到M组织的能力，取决于VK（临界冷却速度）2．淬硬性，钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，

C%↑→淬硬性↑3．影响淬透性的因素——VK，C曲线C%：亚共析钢C%↑→淬硬性↑，过共析钢C%↑→淬硬性↓奥氏体化温度：T↑t↑→淬透性↑合金元素：除Co%以外，C曲线右移，↑淬透性未溶第二相：↓淬透性4．淬透性的应用

（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求——选材的依据（2）热处理工艺制定的依据（3）尺寸效应钢中含碳量对冷却速度的影响六.钢的回火1．回火目的a.消除淬火应力，降低脆性b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。2．钢在回火时的组织转变a.马氏体分解（800C-3000C）析出e碳化物（亚稳定）回火组织为：过饱和a固溶体十亚稳定e

碳化物（极细的）→回火M（M’）晶格畸变降低，淬火应力有所下降。b.残余A有分解200-3000CA→Mc.碳化物的聚集长大>2800Ce

碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3Cd.铁素体的回复与再结晶

钢中马氏体的碳含量、残余奥氏体量、内应力及碳化物粒子大小与回火温度的关系

3．回火工艺与组织一性能关系（及应用）（1）回火马氏体

1500C-3500C回火极细的e

碳化物和低过饱和度a固溶体，

形态基本不变（2）回火屈氏体

T

350-5000C马氏体形F+细粒状Fe3C（3）回火索氏体

S’500-6000C再结晶等轴F+粗粒状Fe3C（4）球状P

6500C~AC1粗大球状Fe3C+F（5）回火温度与机械性能的关系200度以下，HRC不变。200-300度，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有一定的升高。>300度，HRC降低。韧性：400度开始升高，600度最高。弹性极限：在300-400度最高。塑性：在600-650度最高。钢的硬度随回火温度的变化

高碳回火马氏体：强度、硬度高、塑性、韧性差低碳回火马氏体：高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好回火屈氏体：层服强度与弹性极限高回火索氏体：综合机械性能。4．合金元素对回火转变的影响a.提高回火稳定性回火稳定性：指钢在回火时，抵抗回火造成软化的能力b.产生二次硬化c.增大回火脆性

回火脆性：指随回火温度升高时，在250~400和450-650两个区出现冲击韧性明显下降的脆化现象。

一些Mo、W、V含量较高的钢回火时，硬度并不随回火温度的升高单调降低，而是在某一温度（约4000C）后反而开始增大，并在另一更高温度（5500C）达到峰值。

低温回火：150~250回火M（M’）保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件过和a-Fe+e

碳化物中温回火：350-500回火屈氏体（T’）硬度下降