热处理概念介绍篇.doc

热处理基本概念介紹篇
一、『热处理』
    钢的热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。在大多数热处理工艺中，钢加热的目的主要是获得奥氏体组织，因此习惯上把钢从室温组织加热到奥氏体状态的过程称为钢的奥氏体化。其最基本的类型根据加热和冷却方法不同，可分为退火、正火、淬火、回火等四种。
二、『退火』
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。
2.退火目的:
    (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。
3.退火方法:
    常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等几种。
    (1).完全退火:又称重结晶退火，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。适用于含碳量为0.3%~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。
    (2).球化退火:使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。
    (3).去应力退火:为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
    (4).再结晶退火:又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。
    (5).等温退火:就是将钢件或毛坯加热到高于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的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后在空气中冷却的热处理工艺。此种退火方式主要用于过冷奥氏体比较稳定的合金钢。
三、『正火』
1.正火概念:
    正火就是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。
2.正火目的:
    (1).可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能;
    (2).细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;
    (3).对含C量<0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火作预先热处理;
    (4).含C量在0.4~0.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。
四、『淬火』
1.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。
2.淬火目的:
    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!)
3.深冷处理：
    深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在０℃以下的介质中冷却的热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。
    (1).深冷处理目的：
    为了最大限度的减少残余奥氏体(常温下不稳定组织，容易引起尺吋变吋等)以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中因残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。　
    (2).深冷处理注意要项:
    高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行保温1~2h，冷处理后必须进行回火或时效，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。
    (3) . 深冷处理适用范围：
    较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。
五、『回火』
1.回火概念：
    回火就是钢件淬硬后，再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
2.回火目的：
    (1).合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；
    (2).稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；
    (3).降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。
3.回火分类：
    按照加热温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火三类。
(1).低温回火：回火温度在２５０℃以下，回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体；
    (2).中温回火：回火温度在25０～５００℃，回火后组织为回火托氏体+残余奥氏体；
      (3).高温回火：回火温度在５００～６５０℃，回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体；此工艺也称为调质处理（即淬火＋高温回火）。主要用于中碳结构钢工件，使钢的的强度、塑性、韧性达到恰当的配合，具有良好的综合机械性能，常用于高碳高合金钢(如高速钢等)之回，回火温度在500~600℃，以使发生二次硬化作用，促进残余奥氏体的转变。
注:通常低温回火之工件回含有较多残余奥氏体组织而不适合进行W/E、EDM加工，作为中温回火工艺针对模具钢材处理亦不属理想之回火温度区间

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。

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。

以下是网上查阅的资料，可以了解退火、淬火、回火的差异和作用，供参考：
1.退火概念:
所謂退火，就是將金屬或合金加熱到適當溫度，保溫一定時間， 然後隨
爐緩慢冷卻的熱處理工藝，其實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉變。

退火目的和作用:
　(1)降低鋼的硬度，提高塑性，以利於切削加工及冷變形加工;
(2)細化晶粒，消除因鍛、焊等引起的組織缺陷，均勻鋼的組織成分，改善
鋼的性能或為以后的熱處理作準備;
(3)消除鋼中的內應力，以防止變形或開裂。

2.淬火概念:
淬火就是將鋼加熱到Ac3或Ac1點以上某一溫度，保持一定時間，然後
以適當速度冷卻獲得馬氏體和(或)貝氏體組織的熱處理工藝。

淬火目的和作用:
　淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體(或貝氏體)轉變，得到馬氏體（或
貝氏體）組織，然後配合以不同溫度的回火，獲得所需的力學性能。
(注: 淬火態工件不允許直接投入現場使用，通常在此之后必須即時進行1~2 次或以上之回火加工，以調整其組織及應力等。

3.回火概念：
　　　回火就是鋼件淬硬后，再加熱到低於Ａｃ１點以下某一溫度，保溫一定時間，然後冷卻到室溫的熱處理工藝。

回火目的和作用：
　　(1)合理地調整力學性能，使工件滿足使用要求；
　　(2)穩定組織，使工件在使用過程中不發生組織轉變，從而保證工件的尺寸、 形狀不變；
(3)降低或消除淬火內應力，以減少工件的變形並防止開裂。

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。
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

退火---淬火---回火
一．退火的种类
1． 完全退火和等温退火
完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2． 球化退火
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
3． 去应力退火
去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
二．淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
三．钢回火的目的
1． 降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
2． 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。
3． 稳定工件尺寸
4． 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工。