細(xì)談--正火 退火 回火 淬火

旺旺貍

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正火正火，又稱(chēng)常化，是將工件加熱至Ac3或Accm以上30~50℃，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。正火與退火的不同點(diǎn)是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來(lái)代替退火。
正火的主要應(yīng)用范圍有：①用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預(yù)處理。②用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù)備處理。③用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。④用于鑄鋼件，可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。⑤用于大型鍛件，可作為最后熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開(kāi)裂傾向。⑥用于球墨鑄鐵，使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。 ⑦過(guò)共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球�；�。
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, B$ v3 J1 m' s/ g. S. R5 A* ?退火退火 ：將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理[1]工藝。目的是使經(jīng)過(guò)鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。退火工藝隨目的之不同而有多種，如重結(jié)晶退火、等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火，以及穩(wěn)定化退火、磁場(chǎng)退火等等。
1、金屬工具使用時(shí)因受熱而失去原有的硬度。
2、把金屬材料或工件加熱到一定溫度并持續(xù)一定時(shí)間后，使緩慢冷卻。退火可以減低金屬硬度和脆性，增加可塑性。也叫燜火。
退火的一個(gè)最主要工藝參數(shù)是最高加熱溫度（退火溫度）， 大多數(shù)合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎(chǔ)的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎(chǔ)（圖1）。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度，視具體退火 目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線(xiàn)溫度以下、固溶度線(xiàn)溫度以上或以下的某一 溫度。
重結(jié)晶退火 應(yīng)用于平衡加熱和冷卻時(shí)有固態(tài)相變(重結(jié)晶)發(fā)生的合金。其退火溫度為各該合金的相變溫度區(qū)間以上或以?xún)?nèi)的某一溫度。加熱和冷卻都是緩慢的。合金于加熱和冷卻過(guò)程中各發(fā)生一次相變重結(jié)晶，故稱(chēng)為重結(jié)晶退火，常被簡(jiǎn)稱(chēng)為退火。
這種退火方法，相當(dāng)普遍地應(yīng)用于鋼。鋼的重結(jié)晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼或過(guò)共析鋼）以上30～50℃，保持適當(dāng)時(shí)間，然后緩慢冷卻下來(lái)。通過(guò)加熱過(guò)程中發(fā)生的珠光體（或者還有先共析的鐵素體或滲碳體） 轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體（第一回相變重結(jié)晶）以及冷卻過(guò)程中發(fā)生的與此相反的第二回相變重結(jié)晶，形成晶粒較細(xì)、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或 滲碳體)。退火溫度在A(yíng)c3以上（亞共析鋼）使鋼發(fā)生完全的重結(jié)晶者，稱(chēng)為完全退火，退火溫度在A(yíng)c1與Ac3之間 (亞共析鋼)或Ac1與Acm之間（過(guò)共析鋼）,使鋼發(fā)生部分的重結(jié)晶者,稱(chēng)為不完全退火。前者主要用于亞共析鋼的鑄件、 鍛軋件、焊件，以消除組織缺陷（如魏氏組織、帶狀組織等），使組織變細(xì)和變均勻，以提高鋼件的塑性和韌性。后者主要用于中碳和高碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛軋 件。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時(shí)，形成的珠光體較細(xì)、硬度較高；若停鍛、停軋溫度過(guò)低，鋼件中還有大的內(nèi)應(yīng)力。此時(shí)可用不完全退火代替完全退 火，使珠光體發(fā)生重結(jié)晶,晶粒變細(xì)，同時(shí)也降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力,改善被切削性。此外,退火溫度在A(yíng)c1與Acm之間的過(guò)共析鋼球化退火,也是不完全退 火。
重結(jié)晶退火也用于非鐵合金，例如鈦合金于 加熱和冷卻時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，低溫為 α相(密排六方結(jié)構(gòu))，高溫為 β相（體心立方結(jié)構(gòu)），其中間是“α＋β”兩相區(qū)，即相變溫度區(qū)間。為了得到接近平衡的室溫穩(wěn)定組織和細(xì)化晶粒，也進(jìn)行重結(jié)晶退火，即緩慢加熱到高于相變 溫度區(qū)間不多的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，使合金轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪嗟募?xì)小晶粒；然后緩慢冷卻下來(lái)，使β相再轉(zhuǎn)變?yōu)棣料嗷颚粒�β兩相的�?xì)小晶粒。
等溫退火 應(yīng)用于鋼和某些非鐵合金如鈦合金的一種控制冷卻的退火方法。對(duì)鋼來(lái)說(shuō)，是緩慢加熱到 Ac3（亞共析鋼）或 Ac1（共析鋼和過(guò)共析鋼）以上不多的溫度，保溫一段時(shí)間,使鋼奧氏體化,然后迅速移入溫度在A(yíng)1以下不多的另一爐內(nèi)，等溫保持直到奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢?狀珠光體（亞共析鋼還有先共析鐵素體；過(guò)共析鋼還有先共析滲碳體）為止，最后以任意速度冷卻下來(lái)(通常是出爐在空氣中冷卻)。等溫保持的大致溫度范圍在所 處理鋼種的等溫轉(zhuǎn)變圖上A1至珠光體轉(zhuǎn)變鼻尖溫度這一區(qū)間之內(nèi)(見(jiàn)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖)；具體溫度和時(shí)間，主要根據(jù)退火后所要求的硬度來(lái)確定（圖2）。等溫 溫度不可過(guò)低或過(guò)高，過(guò)低則退火后硬度偏高；過(guò)高則等溫保持時(shí)間需要延長(zhǎng)。鋼的等溫退火的目的，與重結(jié)晶退火基本相同,但工藝操作和所需設(shè)備都比較復(fù)雜, 所以通常主要是應(yīng)用于過(guò)冷奧氏體在珠光體型相變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變相當(dāng)緩慢的合金鋼。后者若采用重結(jié)晶退火方法，往往需要數(shù)十小時(shí)，很不經(jīng)濟(jì)；采用等溫退火則能 大大縮短生產(chǎn)周期，并能使整個(gè)工件獲得更為均勻的組織和性能。等溫退火也可在鋼的熱加工的不同階段來(lái)用。例如,若讓空冷淬硬性合金鋼由高溫空冷到室溫時(shí)， 當(dāng)心部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體之時(shí)，在已發(fā)生了馬氏體相變的外層就會(huì)出現(xiàn)裂紋;若將該類(lèi)鋼的熱鋼錠或鋼坯在冷卻過(guò)程中放入700℃左右的等溫爐內(nèi)，保持等溫直到珠光 體相變完成后，再出爐空冷，則可免生裂紋。
含β相穩(wěn)定化元素較高的鈦合金，其β相相當(dāng)穩(wěn)定，容易被過(guò)冷。過(guò)冷的β相，其等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)（圖3）與鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖相似。為了縮短重結(jié)晶退火的生產(chǎn)周期并獲得更細(xì)、更均勻的組織，亦可采用等溫退火。
: l% M' r6 P4 f. B! c# x6 j均勻化退火 亦稱(chēng)擴(kuò)散退火。應(yīng)用于鋼及非鐵合金（如錫青銅、硅青銅、白銅、鎂合金等）的鑄錠或鑄件的一種退火方法。將鑄錠或鑄件加熱到各該合金的固相線(xiàn)溫度以下的某一較高溫度,長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻下來(lái)。均勻化退火是使合金中的元素發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散，來(lái)減輕化學(xué)成分不均勻性（偏析）， 主要是減輕晶粒尺度內(nèi)的化學(xué)成分不均勻性（晶內(nèi)偏析或稱(chēng)枝晶偏析）。均勻化退火溫度所以如此之高，是為了加快合金元素?cái)U(kuò)散，盡可能縮短保溫時(shí)間。合金鋼的 均勻化退火溫度遠(yuǎn)高于A(yíng)c3，通常是1050～1200℃。非鐵合金錠進(jìn)行均勻化退火的溫度一般是“0.95×固相線(xiàn)溫度(K)”,均勻化退火因加熱溫度 高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，所以熱能消耗量大。
! |* v. k* [3 G& I7 k# a' g球化退火 只應(yīng)用于鋼的一種退火方法。將鋼加熱到稍低于或稍高于A(yíng)c1的溫度或者使溫度在A(yíng)1上下周期變化，然后緩冷下來(lái)。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共 析滲碳體都變?yōu)榍蛄�狀，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱(chēng)為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、被切削性好、冷形變能力大。對(duì)工具鋼來(lái) 說(shuō)，這種組織是淬火前最好的原始組織。
球化退火的具體工藝（圖4）有：①普通（緩冷）球化退火（圖4a），緩冷適用于多數(shù)鋼種，尤其 是裝爐量大時(shí)，操作比較方便，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)；②等溫球化退火（圖4b），適用于多數(shù)鋼種，特別是難于球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼（如滾動(dòng)軸承鋼）；其 生產(chǎn)周期比普通球化退火短，不過(guò)需要有能夠控制共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子；③周期球化退火（圖4c），適用于原始組織為片層狀珠光體組織的鋼，其生產(chǎn)周期 也比普通球化退火短，不過(guò)在設(shè)備裝爐量大的條件下，很難按控制要求改變溫度，故在生產(chǎn)中未廣泛采用；④低溫球化退火（圖4d），適用于經(jīng)過(guò)冷形變加工的鋼 以及淬火硬化過(guò)的鋼（后者通常稱(chēng)為高溫軟化回火）；⑤形變球化退火，形變加工對(duì)球化有加速作用,將形變加工與球化結(jié)合起來(lái),可縮短球化時(shí)間。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材（如帶材）（圖4e是在A(yíng)cm或Ac3與Ac1之間進(jìn)行短時(shí)間、大形變量的熱形變加工者；圖4f是在常溫先予以形變加工者；圖4g是利用鍛造余熱進(jìn)行球化者）。
再結(jié)晶退火 應(yīng)用于經(jīng)過(guò)冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內(nèi)部組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，消除形變硬化，恢復(fù)金屬或合金的塑性和形變能力（回復(fù)和再結(jié)晶）。若欲保持金屬或合金表面光亮，則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火。
去除應(yīng)力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時(shí)由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過(guò)程中也產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。若內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去 除，常導(dǎo)致工件變形甚至形成裂紋。去除應(yīng)力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度（例如，灰口鑄鐵是500～550℃，鋼是500～650℃），保溫一段時(shí)間, 使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來(lái)。應(yīng)該指出,去除應(yīng)力退火并不能將內(nèi)應(yīng)力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。
! I# q" d# s; q+ Z; ~* R. Q. R還有一些專(zhuān)用退火方法，如不銹耐酸鋼穩(wěn)定化退火；軟磁合金磁場(chǎng)退火；硅鋼片氫氣退火；可鍛鑄鐵可鍛化退火等。
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0 h& s% Y' k. @$ i) N1 Z' A' R! P8 N退火 annealing
將工件加熱到預(yù)定溫度，保溫一定的時(shí)間后緩慢冷卻的金屬熱處理工藝。退火的目的在于：①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過(guò)程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件變形、開(kāi)裂。②軟化工件以便進(jìn)行切削加工。③細(xì)化晶粒，改善組織以提高工件的機(jī)械性能。④為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。常用的退火工藝有：①完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng) 鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在 冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。②球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上 20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙�，從而降低了硬度。③等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高 硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。④再結(jié)晶退火。用以消除 金屬線(xiàn)材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。⑤石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右 ，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻 ，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。⑥擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下 ，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。⑦去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。
) ?  X8 s6 ]& `1 B' B9 l5 _& S! v5 \退火
為了消除塑料制品的內(nèi)應(yīng)力或控制結(jié)晶過(guò)程，將制品加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈３忠欢〞r(shí)間，而后慢慢冷卻的操作。
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退火 annealing
# b) J' f4 l& ~加熱使DNA雙螺旋解開(kāi)，在一定的條件下，兩條互補(bǔ)的單鏈依靠彼此的堿基配對(duì)重新形成雙鏈DNA的過(guò)程，亦即復(fù)性過(guò)程。熱變性的DNA單鏈在緩慢冷卻過(guò)程中可以達(dá)到很好的退火。退火的兩條單鏈可以來(lái)自同一個(gè)雙鏈的DNA分子，也可以來(lái)自不同的DNA分子。退火是變性的逆轉(zhuǎn)過(guò)程，它受溫度、時(shí)間、DNA濃度、DNA順序的復(fù)雜性等因素的影 響。如PCR反應(yīng)中引物與模板DNA的退火，核酸雜交中探針與被檢DNA的退火。
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7 [  f) m7 Y$ U4 ]% K3 @% C% o退火 annealing
在半導(dǎo)體技術(shù)中也常常采用退火技術(shù)。例如：
（1）半導(dǎo)體芯片在經(jīng)過(guò)離子注入以后就需要退火。因?yàn)橥�半�?dǎo)體中注入雜質(zhì)離子時(shí)，高能量的入射離子會(huì)與半導(dǎo)體晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子發(fā)生位移，結(jié)果造成大量的空位， 將使得注入?yún)^(qū)中的原子排列混亂或者變成為非晶區(qū)，所以在離子注入以后必須把半導(dǎo)體放在一定的溫度下進(jìn)行退火，以恢復(fù)晶體的結(jié)構(gòu)和消除缺陷。同時(shí)，退火還有 激活施主和受主雜質(zhì)的功能，即把有些處于間隙位置的雜質(zhì)原子通過(guò)退火而讓它們進(jìn)入替代位置。退火的溫度一般為200~800C，比熱擴(kuò)散摻雜的溫度要低得 多。
; L+ o6 j: T2 e9 y+ O2 j2 J（2）蒸發(fā)電極金屬以后需要進(jìn)行退火，使得半導(dǎo)體表面與金屬能夠形成合金，以接觸良好（減小接觸電阻）。這時(shí)的退火溫度要選取得稍高于金屬-半導(dǎo)體的共熔點(diǎn)（對(duì)于Si-Al合金，為570度）。
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回火[編輯本段]
: e  o1 x1 o/ o' K: P6 ]' @鋼的回火回火是工件淬硬后加熱到AC1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。
回火一般緊接著淬火進(jìn)行，其目的是：
(a)消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂；
(b)調(diào)整工件的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性，達(dá)到使用性能要求；
6 b- y$ f- D' m- Q(c)穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度；
# k$ g* i# |5 ~* c(d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件獲得所需性能的最后一道重要工序。
按回火溫度范圍，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。
(1)低溫回火
5 Y% B! u. S( `6 M! M+ c工件在250℃以下進(jìn)行的回火。
: t. J# x  O- n- T目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性
回火后得到回火馬氏體，指淬火馬氏體低溫回火時(shí)得到的組織。
力學(xué)性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。
7 v7 d+ w% i0 G; P1 E3 z) P$ A應(yīng)用范圍：刃具、量具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火的零件等。
0 J% s1 g/ M# J# j(2)中溫回火
: h5 }9 Y4 `9 m" q7 y- t  \: Z, _工件在250～500 ℃之間進(jìn)行的回火。
目的是得到較高的彈性和屈服點(diǎn)，適當(dāng)?shù)捻g性。
0 u) Z5 f  V, X9 S" a/ s回火后得到回火托氏體，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著極其細(xì)小球狀碳化物（或滲碳體）的復(fù)相組織。
力學(xué)性能：35～50HRC，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。
應(yīng)用范圍：彈簧、鍛模、沖擊工具等。
(3)高溫回火
! f. g( l5 y. d& l$ ^" q- W8 o' c工件在500℃以上進(jìn)行的回火。
目的是得到強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。
回火后得到回火索氏體，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著細(xì)小球狀碳化物（包括滲碳體）的復(fù)相組織。
力學(xué)性能：200～350HBS，較好的綜合力學(xué)性能。
5 R4 n  }$ i8 M' n) [. R5 e+ ]應(yīng)用范圍：廣泛用于各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件，如連桿、螺栓、齒輪及軸類(lèi)零件等。
) D. l$ p3 o, y5 O工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱(chēng)為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)不僅作最終熱處理，也可作一些精密零件或感應(yīng)淬火件預(yù)先熱處理。
! _" I/ Z, \: c" D7 n45鋼正火和調(diào)質(zhì)后性能比較見(jiàn)下表所示。
45鋼(φ20mm～φ40mm)正火和調(diào)質(zhì)后性能比較
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熱處理方法	力學(xué)性能	力學(xué)性能	力學(xué)性能	力學(xué)性能	組織
	σb/Mpa	δ×100	Ak/J	HBS
正火	700～800	15～20	40～64	163～220	索氏體+鐵素體
調(diào)質(zhì)	750～850	20～25	64～96	210～250	回火索氏體 . K% A5 S9 o8 \# b* G  w

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, e# ~) \% Y- |6 b! ?+ E2 a+ s鋼淬火后在300℃左右回火時(shí)，易產(chǎn)生不可逆回火脆性，為避免它，一般不在250～350℃ 范圍內(nèi)回火。
含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后在500～650℃回火，緩冷易產(chǎn)生可逆回火脆性，為防止它，小零件可采用回火時(shí)快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。
. X) ?: `& g/ b( B. r
5 b7 ]+ o% u: |, }淬火

7 \6 d- V9 `3 }鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體[1]化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱(chēng)為淬火。
淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫 度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿(mǎn)足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿(mǎn)足某些特種鋼材的的鐵磁 性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。
淬火能使鋼強(qiáng)化的根本原因是相變，即奧氏體組織通過(guò)相變而成為馬氏體組織（或貝氏體組織）。
* B# m9 f# v* v/ i鋼淬火工藝最早的應(yīng)用見(jiàn)于河北易縣燕下都遺址出土的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鋼制兵器。
淬火工藝最早的史料記載見(jiàn)于《漢書(shū).王褒傳》中的“清水焠其峰”。
! d. o; x. R  p! X: X“淬火”在專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)上，人們寫(xiě)的是“淬火”，而讀起來(lái)又稱(chēng)“蘸火”�！罢夯稹币殉蔀閷�(zhuān)業(yè)口頭交流的習(xí)用詞，但文獻(xiàn)中又看不到它的存在。也就是說(shuō)，淬火是標(biāo)準(zhǔn)詞，人們不讀它，“蘸火”是常用詞，人們卻不寫(xiě)它，這是我國(guó)文字中不多見(jiàn)的現(xiàn)象。
淬火是“蘸火”的正詞，淬火的古詞為蔯火，本義是滅火，引申義是“將高溫的物體急速冷卻的工 藝”。“蘸火”是冷僻詞，屬于現(xiàn)代詞，是文字改革后出現(xiàn)的產(chǎn)物，“蘸”字本義與淬火無(wú)關(guān)�！罢夯稹北驹~為“湛火”，“湛”字讀音同“蘸”，而其字形又與 水、火有關(guān)，符合“水與火合為蔯”之意，字義與“淬火”相通�！罢炕稹睘楸驹~，“蘸火”則為假借詞。
淬火
/ w3 I% s: q" V0 y3 c9 }6 o將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零 件等）。通過(guò)淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機(jī)械性能）以滿(mǎn)足不同的使用要求。 另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨 界溫度以上時(shí)，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最 高。鋼淬火的目的就是為了使它的組織全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，獲得高硬度，然后在適當(dāng)溫度下回火，使工件具有預(yù)期的性能。淬火時(shí)的快速冷卻會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn) 生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其大到一定程度時(shí)工件便會(huì)發(fā)生扭曲變形甚至開(kāi)裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí) 淬火和貝氏體等溫淬火4類(lèi)。
1 c2 M1 R; L% Z- Z- v& {淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和檢測(cè)方法：
4 U3 B  P3 m; @! K8 j淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRC硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測(cè)試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRN硬度。
4 @- C( k  i1 O  p# Q在焊接中碳鋼和某些合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過(guò)程中要設(shè)法防止的。
由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。
淬火對(duì)厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對(duì)于過(guò)大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)考慮在鋼材中加入鉻等合金來(lái)增加強(qiáng)度。
淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相(表1)，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強(qiáng)度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進(jìn)行回火。
表1鋼中鐵基固溶體的顯微硬度值
淬火工藝在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)械中重要零件，尤其在汽車(chē)、飛機(jī)、火箭中應(yīng)用的 鋼件幾乎都經(jīng)過(guò)淬火處理。為滿(mǎn)足各種零件干差萬(wàn)別的技術(shù)要求，發(fā)展了各種淬火工藝。如，按接受處理的部位，有整體、局部淬火和表面淬火；按加熱時(shí)相變是否 完全，有完全淬火和不完全淬火(對(duì)于亞共析鋼，該法又稱(chēng)亞臨界淬火)；按冷卻時(shí)相變的內(nèi)容，有分級(jí)淬火，等溫淬火和欠速淬火等。
工藝過(guò)程 包括加熱、保溫、冷卻3個(gè)階段。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個(gè)階段工藝參數(shù)選擇的原則。

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8 m; H' e& C. J% L, G加熱溫度 以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù)，加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織。碳素鋼的淬火加熱溫度范圍如圖1所示。
由本圖示出的淬火溫度選擇原則也適用于大多數(shù)合金鋼，尤其低合金鋼。 亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態(tài)處在單相奧氏體(A)區(qū)內(nèi)，故稱(chēng)為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高于A(yíng)c1、低 于A(yíng)c3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。過(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處 于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區(qū)。因而過(guò)共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。這-組織狀態(tài)具有高硬度和高耐磨 性。對(duì)于過(guò)共析鋼，若加熱溫度過(guò)高，先共析滲碳體溶解過(guò)多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發(fā)生長(zhǎng)大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大馬氏體組織使鋼件淬 火態(tài)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力增加，微裂紋增多，零件的變形和開(kāi)裂傾向增加；由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點(diǎn)下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用鋼種淬火的溫度參見(jiàn)表2。
5 g+ M) v( Q  l5 Q) I6 O* a表2常用鋼種淬火的加熱溫度
: P- M/ U+ [1 @實(shí)際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當(dāng)裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時(shí)可選用溫度上限；若工件形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格等要采用溫度下限。
保溫時(shí)間 由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。對(duì)整體淬火而言，保溫的目的是使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致。對(duì)各類(lèi)淬火，其保溫時(shí)間最終取決于在要求淬火的區(qū)域獲得良好的淬火加熱組織。
加熱與保溫是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，奧氏體化獲得的組織狀態(tài)直接影響淬火后的性能。-般鋼件奧氏體晶粒控制在5～8級(jí)。
) o# Q) [' f2 }. m% Y1 J( j4 l冷卻方法 要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相——馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過(guò)程中，
5 m4 @" b" n; I. D表面與心部的冷卻速度有-定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個(gè)截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強(qiáng)的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開(kāi)裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。
5 h$ g6 V- f! E冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達(dá)到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4 v7 S. b6 u9 S: G# @& T+ U分類(lèi) 可按冷卻方式分為單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等。冷卻方式的選擇要根據(jù)鋼種、零件形狀和技術(shù)要求諸因素。
$ i2 x! _! L% |; A% t& M' u單液淬火 將工件加熱后使用單一介質(zhì)冷卻，最常使用的有水和油兩種，其變、溫曲線(xiàn)如圖2中的曲線(xiàn)1。為防止工件過(guò)大的變形和開(kāi)裂，工件不宜在介質(zhì)中冷至室溫，可在 200～300℃出水或油，在空氣中冷卻。單液淬火操作簡(jiǎn)單易行，廣泛用于形狀簡(jiǎn)單的工件。有時(shí)將工件加熱后，先在空氣中停留-段時(shí)間，再淬入淬火介質(zhì) 中，以減少淬冷過(guò)程中工件內(nèi)部的溫差，降低工件變形與開(kāi)裂的傾向，稱(chēng)為預(yù)冷淬火。
圖2 各種淬火冷卻的變溫曲線(xiàn)示意圖 曲線(xiàn)1-單液淬火；曲線(xiàn)2-雙液淬火； 曲線(xiàn)3-分級(jí)淬火；曲線(xiàn)4-等溫淬火
雙液淬火 工件加熱后，先淬入水或其他冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻至400℃左右，迅速轉(zhuǎn)入油或其他冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻。變溫曲線(xiàn)如圖2中曲線(xiàn)2。所謂“水淬油 冷”法使用得相當(dāng)普遍。先淬入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)，工件快速冷卻可避免鋼中奧氏體分解。低溫段轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)可有效減少工件的內(nèi)應(yīng)力，降低工件變形 和開(kāi)裂傾向。本工藝的關(guān)鍵是如何控制在水中停留的時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按工件厚度計(jì)算在水中停留的時(shí)間，系數(shù)為O.2～O.3s/mm，碳素鋼取上限，合金鋼 取下限。這種工藝適用于碳素鋼制造的中型零件(直徑10～40mm)和低合金鋼制造的較大型零件。
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分級(jí)淬火 工件加熱后，淬入溫度處于馬氏體點(diǎn)(ms)附近的介質(zhì)(可用熔融硝鹽、堿或熱油)中，停留一段時(shí)間，然后取出空冷。變溫曲線(xiàn)如圖2中曲線(xiàn)3。分級(jí)溫度應(yīng)選 擇在該鋼種過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū)域，以保證分級(jí)停留過(guò)程中不發(fā)生相變。對(duì)于具有中間穩(wěn)定區(qū)(“兩個(gè)鼻子”)型TTT曲線(xiàn)的某些高合金鋼，分級(jí)溫度也可選在中 溫(400～600℃)區(qū)。分級(jí)的目的是使工件內(nèi)部溫度趨于一致，減少在后續(xù)冷卻過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力及變形和開(kāi)裂傾向。此工藝適用于形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格的 合金鋼件。高速鋼制造的工具淬火多用此工藝。
等溫淬火 工件加熱后，淬入溫度處于該鋼種下貝氏體(B下)轉(zhuǎn)變范圍的介質(zhì)中，保溫使之完成下貝氏體轉(zhuǎn)變，然后取出空冷，變溫曲線(xiàn)如圖2中的曲線(xiàn)4。等溫溫度對(duì)下貝 氏體性能影響較大，溫度控制要求嚴(yán)格。常用鋼種的等溫溫度和時(shí)間列于表3。等溫淬火工藝特別適用于要求變形小、形狀復(fù)雜，尤其同時(shí)還要求較高強(qiáng)韌性的零 件。
% t, K' M3 e' E7 c8 f, Q表3 中國(guó)常用鋼種的等溫溫度和等溫時(shí)間。
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mo502

學(xué)習(xí)了  感謝樓主

china_lsm

整理一下，弄個(gè)文件打包啊

旺旺貍

打包你們下了不是要扣錢(qián)嗎，呵呵

20002009

不錯(cuò)的資料，說(shuō)實(shí)話(huà)，雖然工作好幾年做非標(biāo)設(shè)計(jì)，但是讓我把熱處理說(shuō)這么明白是不可能的

shiyonghb

好，謝謝啦，收獲不少，學(xué)習(xí)中。

小波hero

又收獲一點(diǎn)，謝謝樓主，努力學(xué)習(xí)熱處理！

浪子001

; i  m3 q# i! Y; e" l) ], @3 c1 |
/ O* ?6 {1 k6 q) n* Q7 ?4 ~     不錯(cuò)不錯(cuò)，正需要。謝了，

鈑金準(zhǔn)專(zhuān)家

對(duì)于入門(mén)來(lái)說(shuō)已經(jīng)講的比較細(xì)了；謝謝

qiuqiu1234

學(xué)習(xí)了，謝謝、
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