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淬火的目的
第一篇:淬火的目的淬火目的
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，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨 性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通 过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却 的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金 属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如 齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属 的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不 同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火 使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢 在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将 钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬 度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会 发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分 为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火 4 类。淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和检测方法：
淬火工件的硬度
淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计，测试 HRC 硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试 HRA 的硬度。厚度小于 0.8mm 的淬火 钢板、浅层表面淬火工件和直径小于 5mm 的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计，测 试 HRN 硬度。在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变硬，易形成冷 裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。由于淬火后金属硬而脆，产生的表面残余应力会造成冷裂纹，回火可作为在不影 响硬度的基础上，消除冷裂纹的手段之一。淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适，对于过大的零件，淬火深度不够， 渗碳也存在同样问题，此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相 (表 1)，故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是，马氏体的脆性很大，加之淬火 后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火。表 1 钢中铁基固溶体的显微硬度值
淬火工艺的应用
淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、 飞机、 火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求， 发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整体、局部淬火和表面淬火；按加 热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢，该法又称亚临界淬火)； 按冷却时相变的内容，有分级淬火，等温淬火和欠速淬火等。工艺过程 包括加热、保温、冷却 3 个阶段。下面以钢的淬火为例，介绍上述三 个阶段工艺参数选择的原则。
淬火加热温度
以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细 小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图 1 所示。
由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加 热温度为 Ac3 温度以上 30～50℃。从图上看，高温下钢的状态处在单相奥氏体(A) 区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于 Ac1、低于 Ac3 温度，则高温下部 分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温 度为 Ac1 温度以上 30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而 过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组 织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高，先共析 渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和
开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的 硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度参见表 2。表 2 常用钢种淬火的加热温度 实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳含量为 下限，当装炉量较多，欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限；若工件形状复杂， 变形要求严格等要采用温度下限。
淬火保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多 种因素确定。对整体淬火而言，保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类 淬火，其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。加热与保温是影响淬火质量的重要环节，奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火 后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在 5～8 级。
要使钢中高温相――奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相――马氏体，冷却速 度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷
却过程中，
表面与心部的冷却速度有-定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却 速度部分转变成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保 证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部 有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力， 可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素，合理选择淬火介质和冷却方 式。
冷却阶段不仅零件获得合理的组织，达到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸 和形状精度，是淬火工艺过程的关键环节。
淬火方式 淬火 方式
单介质淬火
工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应 用广 泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小， 淬透直径 小，大型工件不易淬透。
双介质淬火
工件先在较强冷却能力介质中冷却到 300℃左右，再在一种冷却能力较弱的介质 中冷 却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的 倾向，可 用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的 时刻，转 换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点，发展了分级淬火 法。
工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在 Ms 点附近，工件在这一 温度停 留 2min～5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的， 是为了使工 件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形 开裂。分 级温度以前都定在略高于 Ms 点，工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改 进为在略 低于 Ms 点的温度分级。实践表明，在 Ms 点以下分级的效果更好。例如，高 碳钢模具在 160℃的碱浴中分级淬火，既能淬硬，变形又小，所以应用很广泛。
工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于 Ms)，工件等温停留 较长
时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢，目的是为 了获得下 贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。
表面淬火是将刚件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一 种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热 量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。
回火是工件淬硬后加热到 AC1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室 温的热处理工艺。回火一般紧接着淬火进行，其目的是(a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂； (b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求； (c)稳定组织与尺寸，保证精度； (d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
(1)低温回火 低温回火
工件在 250℃以下进行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性 回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。力学性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
(2)中温回火 中温回火
工件在 250～500 ℃之间进行的回火。目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。
预先热处理
回火后得到回火托氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球 状碳化物（或渗碳体）的复相组织。力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。
(3)高温回火 高温回火
工件在 500℃以上进行的回火。目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳 化物（包括渗碳体）的复相组织。力学性能：200～350HBS，较好的综合力学性能。应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件 等。工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作最终热处理，也可 作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。45 钢正火和调质后性能比较见下表所示。45 钢(φ20mm～φ40mm)正火和调质后性能比较
热处理 方法
力学性 能 σb/Mpa
力学性 能 δ×100 15～20
力学性 能 Ak/J 40～64
力学性 能 HBS 163～22 0
索氏体+ 铁素体 回火索 氏体
（由于百度的表格功能太差，所以这里不够美观） 钢淬火后在 300℃左右回火时，易产生不可逆回火脆性，为避免它，一般不在 2 50～350℃ 范围内回火。
含铬、镍、锰等元素的合金钢淬火后在 500～650℃回火，缓冷易产生可逆回火 脆性，为防止它，小零件可采用回火时快冷；大零件可选用含钨或钼的合金钢。
将淬火成马氏体的钢加热到临界点 A1 以下某个温度，保温适当时间，再冷到室 温的一种热处理工艺。回火的目的在于消除淬火应力，使钢的组织转变为相对稳定状 态。在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性，以获得所希 望的性能。中碳和高碳钢淬火后通常硬度很高，但很脆，一般需经回火处理才能使用。钢中的淬火马氏体，是碳在 α-Fe 中的过饱和固溶体,具有体心正方结构，其正方度 c/ a 随含碳量的增加而增大(c/a=1+0.045wt％C)。马氏体组织在热力学上是不稳定的， 有向稳定组织过渡的趋势。许多钢淬火后还有一定量的残留奥氏体，也是不稳定的， 回火过程中将发生转变。因此，回火过程本质上是在一定温度范围内加热粹火钢，使 钢中的热力学不稳定组织结构向稳定状态过渡的复杂转变过程。转变的内容和形式则 视淬火钢的化学成分和组织，以及加热温度而有所不同（见马氏体相变）
碳钢的回火过程
淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包括马氏 体分解，碳化物的析出、转化、聚集和长大，铁素体回复和再结晶，残留奥氏体分解 等四类反应。低、中碳钢回火过程中的转变示意地归纳在图 1 中。根据它们的反应温 度，可描述为相互交叠的四个阶段。回火 第一阶段回火（250℃以下） 马氏体在室温是不稳定的,填隙的碳原子可以在马 氏体内进行缓慢的移动,产生某种程度的碳偏聚。随着回火温度的升高，马氏体开始 分解,在中、高碳钢中沉淀出 ε-碳化物（图 2），马氏体的正方度减小。高碳钢在 50～ 100℃回火后观察到的硬度增高现象，就是由于 ε-碳化物在马氏体中产生沉淀硬化的 结果（见脱溶）。ε-碳化物具有密排六方结构，呈狭条状或细棒状，和基体有一定 的取向关系。初生的 ε-碳化物很可能和基体保持共格。在 250℃回火后，马氏体内仍 保持含碳约 0.25％。含碳低于 0.2％的马氏体在 200℃以下回火时不发生 ε-碳化物沉 淀，只有碳的偏聚，而在更高的温度回火则直接分解出渗碳体。回火 第二阶段回火(200～300℃) 残留奥氏体转变。回火到 200～300℃的温度范围， 淬火钢中原来没有完全转变的残留奥氏体，此时将会发生分解，形成贝氏体组织。在
中碳和高碳钢中这个转变比较明显。含碳低于 0.4％的碳钢和低合金钢，由于残留奥 氏体量很少，所以这一转变基本上可以忽略不计。第三阶段回火(200～350℃) 马氏体分解完成,正方度消失。ε-碳化物转化为渗碳 体 (Fe3C)。这一转化是通过 ε-碳化物的溶解和渗碳体重新形核长大方式进行的。最 初形成的渗碳体和基体保持严格的取向关系。渗碳体往往在 ε-碳化物和基体的界面 上、马氏体界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原始奥氏体晶粒界上形核（图 3）。形成的渗碳体开始时呈薄膜状，然后逐渐球化成为颗粒状的 Fe3C。回火 第四阶段回火(350～700℃) 渗碳体球化和长大,铁素体回复和再结晶。渗碳体从 400℃开始球化，600℃以后发生集聚性长大。过程进行中，较小的渗碳体颗粒溶于 基体，而将碳输送给选择生长的较大颗粒。位于马氏体晶界和原始奥氏体晶粒间界上 的碳化物颗粒球化和长大的速度最快，因为在这些区域扩散容易得多。铁素体在 350～600℃发生回复过程。此时在低碳和中碳钢中，板条马氏体的板 条内和板条界上的位错通过合并和重新排列，使位错密度显著降低，并形成和原马氏 体内板条束密切关联的长条状铁素体晶粒。原始马氏体板条界可保持稳定到 600℃； 在高碳钢中,针状马氏体内孪晶消失而形成的铁素体，此时也仍然保持其针状形貌。在 600～700℃间铁素体内发生明显的再结晶，形成了等轴铁素体晶粒。此后，Fe3C 颗粒不断变粗，铁素体晶粒逐渐长大。
合金元素的影响
对一般回火过程的影响 合金元素硅能推迟碳化物的形核和长大,并有力地阻滞 ε碳化物转变为渗碳体； 钢中加入 2％左右硅可以使 ε-碳化物保持到 400℃。在碳钢中， 马氏体的正方度于 300℃基本消失，而含 Cr、Mo、W、V、Ti 和 Si 等元素的钢,在 4 50℃甚至 500℃回火后仍能保持一定的正方度。说明这些元素能推迟铁碳过饱和固 溶体的分解。反之，Mn 和 Ni 促进这个分解过程（见合金钢）。合金元素对淬火后的残留奥氏体量也有很大影响。残留奥氏体围绕马氏体板条成 细网络;经 300℃回火后这些奥氏体分解，在板条界产生渗碳体薄膜。残留奥氏体含量 高时，这种连续薄膜很可能是造成回火马氏体脆性(300～350℃)的原因之一。合金元 素,尤其是 Cr、Si、W、Mo 等，进入渗碳体结构内,把渗碳体颗粒粗化温度由 350～4 00℃提高到 500～550℃，从而抑制回火软化过程,同时也阻碍铁素体的晶粒长大。特殊碳化物和次生硬化 当钢中存在浓度足够高的强碳化物形成元素时，在温度 为 450～650℃范围内，能取代渗碳体而形成它们自己的特殊碳化物。形成特殊碳化 物时需要合金元素的扩散和再分配，而这些元素在铁中的扩散系数比 C、N 等元素要 低几个数量级。因此在形核长大前需要一定的温度
条件。基于同样理由，这些特殊碳化物的长大速度很低。在 450～650℃形成的高度 弥散的特殊碳化物,即使长期回火后仍保持其弥散性。图 4 表明，在 450～650℃之间 合金碳化物的形成对基体产生强化作用，使钢的硬度重新升高，出现峰值。这一现象 称为次生硬化。回火
钢在回火后的性能
淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织；钢的显微组织又随其化学成分、 淬火工艺及回火工艺而异。碳钢在 100～250℃之间回火后能获得较好的力学性能。合金结构钢在 200～700℃之间回火后的力学性能的典型变化如图 5 所示。从图 5 可 以看出,随着回火温度的升高，钢的抗拉强度 σb 单调下降；屈服强度 σ0.3 先稍升高 而后降低;断面收缩率 ψ 和伸长率 δ 不断改善； 韧性(用断裂韧度 K1c 为指标)总的趋 势是上升，但在 300～400℃之间和 500～550℃之间出现两个极小值，相应地被称为 低温回火脆性与高温回火脆性。因此，为了获得良好的综合力学性能，合金结构钢往 往在三个不同温度范围回火:超高强度钢约在 200～300℃；弹簧钢在 460℃附近；调 质钢在 550～650℃回火。碳素及合金工具钢要求具有高硬度和高强度,回火温度一般 不超过 200℃。回火时具有次生硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等都在 500～65 0℃范围内回火。回火
低温回火脆性 许多合金钢淬火成马氏体后在 250～400℃回火中发生的脆化现 象。已经发生的脆化不能用重新加热的方法消除，因此又称为不可逆回火脆性。引起 低温回火脆性的
回火软化性
原因已作了大量研究。普遍认为，淬火钢在 250～400℃范围内回火时，渗碳体在原 奥氏体晶界或在马氏体界面上析出，形成薄壳，是导致低温回火脆性的主要原因。钢 中加入一定量的硅，推迟回火时渗碳体的形成，可提高发生低温回火脆性的温度，所 以含硅的超高强度钢可在 300～320℃回火而不发生脆化， 有利于改进综合力学性能。高温回火脆性 许多合金钢淬火后在 500～550℃之间回火,或在 600℃以上温度 回火后以缓慢的冷却速度通过 500～550℃区间时发生的脆化现象。如果重新加热到 600℃以上温度后快速冷却，可以恢复韧性,因此又称为可逆回火脆性。已经证明,钢中 P、Sn、Sb、As 等杂质元素在 500～550℃温度向原奥氏体晶界偏聚，导致高温回火
脆性;Ni、Mn 等元素可以和 P、Sb 等杂质元素发生晶界协同偏聚(cosegregation),Cr 元素则又促进这种协同偏聚，所以这些元素都加剧钢的高温回火脆性。相反，钼与磷 交互作用，阻碍磷在晶界的偏聚，可以减轻高温回火脆性。稀土元素也有类似的作用。钢在 600℃以上温度回火后快速冷却可以抑止磷的偏析， 在热处理操作中常用来避免 发生高温回火脆性。
汽车排气管回火
看赛车比赛的时候，听到赛车在弯道减速时候有时会发出非常震耳的砰砰声，就 像放炮一样，这是排气管回火的声音，它的英文专业术语叫做 BACKFIRE。赛车需要的是迅猛的加速能力，因此和普通民用车的发动机相比，赛车引擎更多 时候都被设定在燃油加浓的状态，混合比都调
的很浓，从而让更多的燃油参加燃烧释放能量。在突然收油瞬间，总会有一些没燃烧 干净的混合气体进入到排气系统中，被炙热的排气管再次点燃而发生爆燃（这时候发 出的巨响就是你听到的放炮声），另外，为了减轻排气背压提升动力，赛车的排气管 大多是直排式的，没有民用车哪种三元催化包和消音器，因此就会出现这种毫无掩饰 的爆燃声，厉害时甚至能看到从排气管末端喷出火焰来，让人感觉非常刺激。相比自然吸气发动机，那些带涡轮增压的赛车引擎更容易发生回火，因为它 们大多装备了所谓的偏时点火系统。
科技名词定义 中文名称正火 英文名称normalizing 定义将钢件加热到上临界点(AC3 或 Acm)以上 40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥
氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。所属学科电力(一级学科) ；热工自动化、电厂化学与金属(二级学科)
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
正火， 又称常化， 是将工件加热至 Ac3 或 Accm 以上 30~50℃， 保温一段时间后， 从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶 粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍 快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外 冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好， 可作为切削加工的预处理。②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作 为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等， 可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。④用于铸钢 件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。⑤用于大型锻件，可作为最后热处理， 从而避免淬火时较大的开裂倾向。⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高， 如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。⑦过共析钢球化退火 前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。正火后的组织：亚共析钢为 F+S，共析钢为 S，过共析钢为 S+二次渗碳体，且 为不连续。
将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢 冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理 [1] 工艺。
是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使 化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而 有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶 退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。1、金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。2、把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后，使缓慢冷却。退火可 以减低金属硬度和脆性，增加可塑性。也叫焖火。
退火的目的
(1) 降低硬度，改善切削加工性； (2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向； (3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。在生产中，退火工艺应用很广泛。根据工件要求退火的目的不同，退火的工艺规 范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加 热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图 1）。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的 A c3 以上、Ac1 以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固 相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。
重结晶退火
应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合 金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷 却过程中各发生一次相变重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到 Ac3 （亚共析钢）或 Ac1（共析钢或过共析钢）以上 30～50℃，保持适当时间，然后缓 慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体）转 变为奥氏体（第一回相变重结晶）以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结 晶，形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)。退火温度在 Ac3 以上（亚共析钢）使钢发生完全的重结晶者，称为完全退火，退火温 度在 Ac1 与 Ac3 之间 (亚共析钢)或 Ac1 与 Acm 之间（过共析钢）,使钢发生部分的 重结晶者,称为不完全退火。前者主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除 组织缺陷（如魏氏组织、带状组织等），使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和 韧性。后者主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧 后的冷却速度较大时，形成的珠光体较细、硬度较高；若停锻、停轧温度过低，钢件 中还有大的内应力。此时可用不完全退火代替完全退火，使珠光体发生重结晶,晶粒 变细，同时也降低硬度，消除内应力,改善被切削性。此外,退火温度在 Ac1 与 Acm 之 间的过共析钢球化退火,也是不完全退火。重结晶退火也用于非铁合金，例如钛合金于加热和冷却时发生同素异构转变，低 温为 α 相(密排六方结构)，高温为 β 相（体心立方结构），其中间是“α＋β”两相区， 即相变温度区间。为了得到接近平衡的室温稳定组织和细化晶粒， 也进行重结晶退火， 即缓慢加热到高于相变温度区间不多的温度，保温适当时间，使合金转变为 β 相的细 小晶粒；然后缓慢冷却下来，使 β 相再转变为 α 相或 α＋β 两相的细小晶粒。
应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。对钢来说，是缓 慢加热到 Ac3（亚共析钢）或 Ac1（共析钢和过共析钢）以上不多的温度，保温一 段时间,使钢奥氏体化,然后迅速移入温度在 A1 以下不多的另一炉内，等温保持直到 奥氏体全部转变为片层状珠光体（亚共析钢还有先共析铁素体；过共析钢还有先共析 渗碳体）为止，最后以任意速度冷却下来(通常是出炉在空气中冷却)。等温保持的大 致温度范围在所处理钢种的等温转变图上 A1 至珠光体转变鼻尖温度这一区间之内 (见过冷奥氏体转变图)；具体温度和时间，主要根据退火后所要求的硬度来确定（图 2）。等温温度不可过低或过高，过低则退火后硬度偏高；过高则等温保持时间需要 延长。钢的等温退火的目的，与重结晶退火基本相同,但工艺操作和所需设备都比较 复杂,所以通常主要是应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变相当缓慢的合 金钢。后者若采用重结晶退火方法，往往需要数十小时，很不经济；采用等温退火则 能大大缩短生产周期，并能使整个工件获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可在 钢的热加工的不同阶段来用。例如,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时，当 心部转变为马氏体之时，在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹;若将该类钢的 热钢锭或钢坯在冷却过程中放入 700℃左右的等温炉内，保持等温直到珠光体相变完 成后，再出炉空冷，则可免生裂纹。含 β 相稳定化元素较高的钛合金，其 β 相相当稳定，容易被过冷。过冷的 β 相， 其等温转变动力学曲线（图 3）与钢的过冷奥氏体等温转变图相似。为了缩短重结晶 退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织，亦可采用等温退火。
均匀化退火
亦称扩散退火。应用于钢及非铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的 铸锭或铸件的一种退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一 较高温度,长时间保温,然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发生固态扩 散，来减轻化学成分不均匀性（偏析），主要是减轻晶粒尺度内的化学成分不均匀性 （晶内偏析或称枝晶偏析）。均匀化退火温度所以如此之高，是为了加快合金元素扩 散，尽可能缩短保温时间。合金钢的均匀化退火温度远高于 Ac3，通常是 ℃。非铁合金锭进行均匀化退火的温度一般是“0.95×固相线温度(K)”,均匀化退火因 加热温度高，保温时间长，所以热能消耗量大。
只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于 Ac1 的温度或者使温度 在 A1 上下周期变化，然后缓冷下来。目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析 渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这 种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。对工具钢来说，这种 组织是淬火前最好的原始组织。
球化退火的具体工艺
（图 4）有：①普通（缓冷）球化退火（图 4a），缓冷适用于多数钢种，尤其是 装炉量大时，操作比较方便，但生产周期长；②等温球化退火（图 4b），适用于多 数钢种，特别是难于球化的钢以及球化质量要求高的钢（如滚动轴承钢）；其生产周 期比普通球化退火短，不过需要有能够控制共析转变前冷却速率的炉子；③周期球化 退火（图 4c），适用于原始组织为片层状珠光体组织的钢，其生产周期也比普通球 化退火短，不过在设备装炉量大的条件下，很难按控制要求改变温度，故在生产中未 广泛采用；④低温球化退火（图 4d），适用于经过冷形变加工的钢以及淬火硬化过 的钢（后者通常称为高温软化回火）；⑤形变球化退火，形变加工对球化有加速作用, 将形变加工与球化结合起来,可缩短球化时间。它适用于冷、热形变成形的钢件和钢 材（如带材）（图 4e 是在 Acm 或 Ac3 与 Ac1 之间进行短时间、大形变量的热形变 加工者；图 4f 是在常温先予以形变加工者；图 4g 是利用锻造余热进行球化者）。
再结晶退火工艺
应用于经过冷变形加工的金属及合金的一种退火方法。目的为使金属内部组织变 为细小的等轴晶粒，消除形变硬化，恢复金属或合金的塑性和形变能力（回复和再结 晶）。若欲保持金属或合金表面光亮，则可在可控气氛的炉中或真空炉中进行再结晶 退火。去除应力退火 铸、锻、焊件在冷却时由于各部位冷却速度不同而产生内应力， 金属及合金在冷变形加工中以及工件在切削加工过程中也产生内应力。若内应力较大 而未及时予以去除，常导致工件变形甚至形成裂纹。去除应力退火是将工件缓慢加热 到较低温度（例如，灰口铸铁是 500～550℃，钢是 500～650℃），保温一段时间, 使金属内部发生弛豫，然后缓冷下来。应该指出,去除应力退火并不能将内应力完全 去除，而只是部分去除，从而消除它的有害作用。还有一些专用退火方法，如不锈耐酸钢稳定化退火；软磁合金磁场退火；硅钢片 氢气退火；可锻铸铁可锻化退火等。
将工件加热到预定温度，保温一定的时间后缓慢冷却的金属热处理工艺。退火的 目的在于：①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺 陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。②软化工件以便进行切削加工。③细化晶粒， 改善组织以提高工件的机械性能。④为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。常 用的退火工艺有：①完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力 学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上 30～ 50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可 使钢的组织变细。②球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件 加热到钢开始形成奥氏体的温度以上 20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠 光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。③等温退火。用以降低某些镍、
铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏 体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。④再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、 塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下 50～150℃ ，只有这样 才能消除加工硬化效应使金属软化。⑤石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变 成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到 950℃左右 ，保温一定时间后适 当冷却 ，使渗碳体分解形成团絮状石墨。⑥扩散退火。用以使合金铸件化学成分均 匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下 ，将铸件加热到尽可能高的 温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。⑦去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以 下 100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。退火 为了消除塑料制品的内应力或控制结晶过程，将制品加热到适当的温度并 保持一定时间，而后慢慢冷却的操作。退火 annealing 加热使 DNA 双螺旋解开，在一定的条件下，两条互补的单链依靠彼此的碱基配 对重新形成双链 DNA 的过程，亦即复性过程。热变性的 DNA 单链在缓慢冷却过程中 可以达到很好的退火。退火的两条单链可以来自同一个双链的 DNA 分子，也可以来 自不同的 DNA 分子。退火是变性的逆转过程，它受温度、时间、DNA 浓度、DNA 顺 序的复杂性等因素的影 响。如 PCR 反应中引物与模板 DNA 的退火，核酸杂交中探 针与被检 DNA 的退火。
在半导体技术中也常常采用退火技术
半导体芯片退火
半导体芯片在经过离子注入以后就需要退火。因为往半导体中注入杂质离子时， 高能量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子发生位移，结果造 成大量的空位，将使得注入区中的原子排列混乱或者变成为非晶区，所以在离子注入 以后必须把半导体放在一定的温度下进行退火， 以恢复晶体的结构和消除缺陷。同时， 退火还有激活施主和受主杂质的功能，即把有些处于间隙位置的杂质原子通过退火而 让它们进入替代位置。退火的温度一般为 200~800C， 比热扩散掺杂的温度要低得多。
蒸发电极金属退火
蒸发电极金属以后需要进行退火，使得半导体表面与金属能够形成合金，以 接触良好（减小接触电阻）。这时的退火温度要选取得稍高于金属-半导体的共熔点 （对于 Si-Al 合金，为 570 度）。
第一篇:淬火的目的淬火的目的是什么？亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度应如何选择？ 淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体组织，提高钢的硬度和强 度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。亚共析钢淬火加热温度为 Ac3 以上 30℃～50℃，因为在此温度范围内，可获 得全部细小的奥氏体晶粒，淬火后得到均匀细小的马氏体。若加热温度过高， 则引起奥氏体晶粒粗大，使钢淬火后的性能变坏；若加热温度过低，则淬火组 织中尚有未溶铁素体，使钢淬火后的硬度不足。共析钢和过共析钢淬火加热温度为 Ac1 以上 30℃～50℃，此时的组织为奥氏 体加渗碳体颗粒，淬火后获得细小马氏体和球状渗碳体，能保证钢淬火后得到 高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过 Accm，将导致渗碳体消失，奥氏体晶粒粗 化，淬火后得到粗大针状马氏体，残余奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆 性增大；如果淬火温度过低，可能得到非马氏体组织，则钢的硬度达不到要求
第一篇:淬火的目的淬火的定义,目的, 3.1 淬火的定义,目的,淬火的必要条件
1:定义把钢加热到临界点 Ac1,或 Ac3以上,保温并随之以大于临界冷却速度 (Vc)冷却,以 得到介稳状的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火
(1):提高工具,渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度,强度和耐磨性;
(2):结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能;
(3):此外,还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理和化学性能.如提高磁钢的磁性, 不锈钢淬火以消除第二相,从而改善其耐蚀性等.
3:淬火的必要条件(1) :是加热温度必须高于临界点以上(即亚共析钢 Ac3,过共析钢 Ac1),以获得奥氏体组 织.
(2) :冷却速度必须大于临界冷却速度,而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体.
4:举例说明如下(1) :低碳钢水冷往往只得到珠光体组织,此时就不能称作淬火,只能说是水冷正火.
(2) :高速钢空冷可得到马氏体组织,则此时就应称为淬火,而不是正火.
本文标题：淬火的目的}