钢的普通热处理工艺详解

（1）钢的退火 退火是将工件加热到一定温度，保持一定时间后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的一种热处理工艺方法。退火的主要目的是：降低硬度，提高加工性能；细化组织，改善力学性能；消除内应力，防止变形和开裂。常用的退火方法、特点及应用见表2.7-5。

表2.7-5 常用的退火方法、特点及应用

（2）钢的正火 正火是指将亚共析钢加热到超过Ac₃30～50℃，过共析钢加热到超过Ac_cm30～50℃，使钢完全奥氏体化，保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。

正火的目的与退火相同，但与退火相比，冷却速度稍快，所得到的组织比较细小，强度和硬度比退火高一些，且生产周期短，生产率高，成本低。生产中一般优先采用正火工艺。

图2.7-9 钢的退火及正火工艺的加热温度

正火的主要目的是：提高低碳钢和低碳合金钢的硬度，改善切削加工性；消除过共析钢中的网状渗碳体，并细化珠光体组织，为球化退火作组织准备；对使用性能要求不高的结构零件，可将细化组织、提高力学性能，作为最终热处理的手段。钢的退火与正火工艺的加热温度如图2.7-9所示。

（3）钢的淬火 淬火是将钢加热到Ac₃或超过Ac₁30～50℃，保温一定时间后快速冷却的热处理工艺方法。淬火加热温度如图2.7-10所示。淬火的主要目的是：得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度、强度、耐磨性等。淬火后必须进行回火，以改善马氏体的脆性并获得不同的力学性能。

图2.7-10 钢淬火加热温度

生产中，实现快速冷却的淬火介质有水、油、盐或碱的水溶液、碱浴或硝盐浴等。常用淬火方法、特点及应用见表2.7-6。

表2.7-6 常用淬火方法、特点及应用

各种淬火方法的冷却速度示意线可用图2.7-11所示的曲线表示。图中①、②、③、④分别为单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火的冷却速度示意线。(www.xing528.com)

钢的淬硬性是指钢在淬火时所获得的马氏体的最高硬度，硬度主要取决于马氏体中的含碳量。淬火加热得到的奥氏体中，碳的质量分数越高，淬火后所得的马氏体硬度就越高，钢的淬硬性也越高。

钢的淬透性是指钢淬火时获得马氏体的能力，可用在规定条件下的淬硬层深度表示（淬硬层深度是指工件表面至半马氏体区的深度），生产上也常用临界直径D₀表示钢的淬透性。表2.7-7为几种钢的淬透性临界直径。淬透性的主要影响因素是钢中合金元素的种类和含量。除钴外，大多数合金元素都能显著提高钢的淬透性。

图2.7-11 各种淬火方法的冷却速度示意线

表2.7-7 几种钢的淬透性临界直径

钢的淬透性是选用材料和制定热处理工艺规程时的主要依据，在机械设计中也有重要的指导作用。

①机械中许多大截面和形状复杂的重要零件，以及轴向承受拉应力、压应力或交变应力、冲击载荷的连杆、螺柱、锻模、锤杆等，应选用淬透性高的钢。

②对承受交变弯曲应力、扭转应力、冲击载荷和局部磨损的轴类零件，其表面受力很大，心部受力较小，不要求全部淬透，可选用淬透性较低的钢。

③焊接件一般选用淬透性低的钢，否则易在焊缝和热影响区出现淬火组织，导致变形和开裂。

④承受交变应力和振动的弹簧，为防止心部淬不透，导致工作时产生塑性变形，应选用淬透性高的钢。

（4）钢的回火 回火是将工件淬火后，重新加热到Ac₁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。其目的是：减少和消除淬火时产生的淬火应力，降低脆性，减小工件变形，防止开裂；稳定钢中的组织与尺寸，保证工件在使用中不发生变形，获得强度和韧性之间较好的配合，达到工件所要求的使用性能。一般淬火件（等温淬火除外）必须回火后才能使用。碳钢常用的回火方法、特点及应用见表2.7-8。

表2.7-8 碳钢常用的回火方法、特点及应用