解讀“淬火,、回火,、正火,、退火”
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2019-07-02
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什么叫淬火,？
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）以上溫度,，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化,，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)程的熱處理工藝稱為淬火。
淬火的目的：
1）提高金屬成材或零件的機(jī)械性能,。例如：提高工具,、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限,，提高軸類零件的綜合機(jī)械性能等,。
2）改善某些特殊鋼的材料性能或化學(xué)性能。如提高不銹鋼的耐蝕性,，增加磁鋼的永磁性等,。
淬火冷卻時(shí)，除需合理選用淬火介質(zhì)外,，還要有正確的淬火方法,，常用的淬火方法，主要有單液淬火,，雙液淬火,，分級(jí)淬火、等溫淬火,，局部淬火等,。
鋼鐵工件在淬火后具有以下特點(diǎn)：
① 得到了馬氏體、貝氏體,、殘余奧氏體等不平衡（即不穩(wěn)定）組織,。
② 存在較大內(nèi)應(yīng)力。
③ 力學(xué)性能不能滿足要求,。因此,，鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過(guò)回火
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什么叫回火？
回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度,，保溫一定時(shí)間后,，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火后緊接著進(jìn)行的一種操作,，通常也是工件進(jìn)行熱處理的最后一道工序,，因而把淬火和回火的聯(lián)合工藝稱為最終處理。淬火與回火的主要目的是：
1）減少內(nèi)應(yīng)力和降低脆性,，淬火件存在著很大的應(yīng)力和脆性,，如沒(méi)有及時(shí)回火往往會(huì)產(chǎn)生變形甚至開(kāi)裂。
2）調(diào)整工件的機(jī)械性能，工件淬火后,，硬度高,，脆性大，為了滿足各種工件不同的性能要求,，可以通過(guò)回火來(lái)調(diào)整,，硬度，強(qiáng)度,，塑性和韌性,。
3）穩(wěn)定工件尺寸。通過(guò)回火可使金相組織趨于穩(wěn)定,，以保證在以后的使用過(guò)程中不再發(fā)生變形,。
4）改善某些合金鋼的切削性能,。
回火的作用在于：
① 提高組織穩(wěn)定性,，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定,。
② 消除內(nèi)應(yīng)力,，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。
③ 調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求,。
回火之所以具有這些作用,，是因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，原子活動(dòng)能力增強(qiáng),，鋼鐵中的鐵,、碳和其他合金元素的原子可以較快地進(jìn)行擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)原子的重新排列組合,，從而使不穩(wěn)定的不平衡組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的平衡組織,。內(nèi)應(yīng)力的消除還與溫度升高時(shí)金屬?gòu)?qiáng)度降低有關(guān)。一般鋼鐵回火時(shí),，硬度和強(qiáng)度下降,，塑性提高?；鼗饻囟仍礁?，這些力學(xué)性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼,，在某一溫度范圍回火時(shí),，會(huì)析出一些顆粒細(xì)小的金屬化合物，使強(qiáng)度和硬度上升,。這種現(xiàn)象稱為二次硬化,。
回火要求：用途不同的工件應(yīng)在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求,。
① 刀具,、軸承,、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進(jìn)行低溫回火,。低溫回火后硬度變化不大,，內(nèi)應(yīng)力減小，韌性稍有提高,。
② 彈簧在350～500℃下中溫回火,，可獲得較高的彈性和必要的韌性。
③ 中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的零件通常在500～600℃進(jìn)行高溫回火,，以獲得適宜的強(qiáng)度與韌性的良好配合,。
鋼在300℃左右回火時(shí)，常使其脆性增大,，這種現(xiàn)象稱為第一類回火脆性,。一般不應(yīng)在這個(gè)溫度區(qū)間回火。某些中碳合金結(jié)構(gòu)鋼在高溫回火后,，如果緩慢冷至室溫,，也易于變脆。這種現(xiàn)象稱為第二類回火脆性,。在鋼中加入鉬,，或回火時(shí)在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性,。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來(lái)的回火溫度,，便可以消除這種脆性。
在生產(chǎn)中,，常根據(jù)對(duì)工件性能的要求,。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火,，中溫回火,，和高溫回火。淬火和隨后的高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì),，即在具有高度強(qiáng)度的同時(shí),，又有好的塑性韌性。
1,、低溫回火：150-250℃ ,，M回，減少內(nèi)應(yīng)力和脆性,，提高塑韌性,，有較高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滾動(dòng)軸承等,。
2,、中溫回火：350-500℃ ，T回,，具有較高的彈性,，有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧,、鍛模等,。
3、高溫回火：500-650℃ ,，S回,，具有良好的綜合力學(xué)性能。用于制作齒輪,、曲軸等,。
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什么是正火?
正火是—種改善鋼材韌性的熱處理。將鋼構(gòu)件加熱到Ac3溫度以上30?50℃后,，保溫一段時(shí)間出爐空冷,。主要特點(diǎn)是冷卻速度快于退火而低于淬火，正火時(shí)可在稍快的冷卻中使鋼材的結(jié)晶晶粒細(xì)化,，不但可得到滿意的強(qiáng)度，而且可以明顯提高韌性(AKV值）,，降低構(gòu)件的開(kāi)裂傾向,。—些低合金熱軋鋼板,、低合金鋼鍛件與鑄造件經(jīng)正火處理后,，材料的綜合力學(xué)性能可以大大改善，而且也改善了切削性能.
正火有以下目的和用途：
① 對(duì)亞共析鋼,，正火用以消除鑄,、鍛、焊件的過(guò)熱粗晶組織和魏氏組織,，軋材中的帶狀組織,；細(xì)化晶粒；并可作為淬火前的預(yù)先熱處理,。
② 對(duì)過(guò)共析鋼,，正火可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，并使珠光體細(xì)化,，不但改善機(jī)械性能,，而且有利于以后的球化退火。
③ 對(duì)低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體,，以改善其深沖性能,。
④ 對(duì)低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火,，可得到較多的細(xì)片狀珠光體組織,，使硬度增高到HB140-190，避免切削時(shí)的“粘刀”現(xiàn)象,，改善切削加工性,。對(duì)中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場(chǎng)合下,，用正火更為經(jīng)濟(jì)和方便,。
⑤ 對(duì)普通中碳結(jié)構(gòu)鋼，在力學(xué)性能要求不高的場(chǎng)合下,，可用正火代替淬火加高溫回火,，不僅操作簡(jiǎn)便，而且使鋼材的組織和尺寸穩(wěn)定,。
⑥ 高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴(kuò)散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析,。高溫正火后的粗大晶粒可通過(guò)隨后第二次較低溫度的正火予以細(xì)化,。
⑦ 對(duì)某些用于汽輪機(jī)和鍋爐的低,、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織,，再經(jīng)高溫回火,，用于400～550℃時(shí)具有良好的抗蠕變能力。
⑧ 除鋼件和鋼材以外,，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理,，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度,。
由于正火的特點(diǎn)是空氣冷卻,，因而環(huán)境氣溫、堆放方式,、氣流及工件尺寸對(duì)正火后的組織和性能均有影響,。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法。通常根據(jù)直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織,，將合金鋼分為珠光體鋼,、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼,。
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什么是退火,？
退火是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的一種金屬熱處理工藝,。退火熱處理分為完全退火,，不完全退火和去應(yīng)力退火。退火材料的力學(xué)性能可以用拉伸試驗(yàn)來(lái)檢測(cè),，也可以用硬度試驗(yàn)來(lái)檢測(cè),。許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的，鋼材硬度檢測(cè)可以采用洛氏硬度計(jì),，測(cè)試HRB硬度,，對(duì)于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管,，可以采用表面洛氏硬度計(jì),，檢測(cè)HRT硬度。
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?/span>
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,。
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