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钢常用的热处理工艺

热处理工艺是指通过加热、保温和冷却来改变材料组织，以获得所需性能的方法。根据钢在加热和冷却时的组织与性能变化规律，热处理工艺分为退火、正火、摔火、回火及化学热处理等。

退火

将钢材或钢件加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，称为钢的退火。

根据钢的成分和目的的不同，退火又分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火和扩散退火（均匀化退火）等。在机械零件、工具、模具等的制造过程中，经常采用退火作为预备热处理工序，安排在铸造或锻造之后，粗切削加工之前，用以消除前一工序所带来的某些缺陷，为随后的工序作准备。

(1)完全退火和不完全退火 完全退火又称重结晶退火，是将钢件加热到Ac3+(30~50)℃，保温后在炉内缓慢冷却的工艺方法。实际操作时，是随炉缓慢冷却至500~600℃以下后放在空气中冷却（图6-20中的虚线）,也可埋在砂、石灰中冷却。缓慢的冷却速度是保证奥氏体在珠光体转变区的上部完成转变，因此完全退火的组织是接近Fe-Fe3C相图的平衡组织（铁素体+珠光体）。

完全退火主要用于各种亚共析成分的碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构，常作为一些不重要零件的最终热处理，或作为某些重要零件的预备热处理，目的在于细化组织、降低硬度、改善可加工性、消除内应力。

不完全退火是将钢加热到临界点Ac1+(30-50)℃，保温后缓慢冷却的方法。应用于晶粒并未粗化的中、高碳钢和低合金钢的锻轧件等，主要目的是降低硬度、改善可加工性，消除内应力。它的优点是加热温度低，消耗热能少，降低工艺成本。

(2)等温退火 将钢件加热到Ac3+(30-50)℃（亚共析钢）或Ac1+(20-40)℃（共析钢和过共析钢）,保温一定时间后冷却到稍低于Ar1某一温度进行等温转变，以获得珠光体组织，然后在空气中冷却的工艺方法，称为等温退火，如图6-20中实线所示。

等温退火应用于中碳合金钢、经渗碳处理的低碳合金钢和某些高合金钢的大型铸锻件及冲压件等，其目的与完全退火相同，且能得到更为均匀的组织和硬度，可有效缩短退火时间。尤其对某些奥氏体比较稳定的合金钢，完全退火往往需要数十小时，甚至几天时间。所以生产中常用等温退火来代替完全退火。

(3)球化退火 球化退火是将过共析钢件加热到Ac1+(10-20)℃。保温一定时间后以适当的方式冷却，使钢中的碳化物球状化的工艺方法。它应用于共析钢及过共析钢的锻轧件，以及结构钢的冷挤压件等，如生产中常用于制造刃具、量具、模具等用的过共析碳钢及合金工具钢。其目的在于降低硬度、改善可加工性，改善组织，提高塑性等。过共析钢经热轧、锻造后，珠光体呈片状，而且还有二次渗碳体，不仅使钢的硬度增加，可加工性变坏，而且漳火时易产生变形和开裂。如果把片状渗碳体变成球体，其可加工性大大改善。

当加热超过Ac1不多时，渗碳体开始溶解，但又不完全溶解，此时渗碳体片逐渐断开成许多细小链状或点状渗碳体；在随后的缓冷和等温过程中，这些细小渗碳体质点便成为核心，均匀地形成了颗粒状渗碳体。

若球化前有严重网状渗碳体存在，应先进行正火以消除网状渗碳体，获得伪共析组织。

近年来，球化退火应用于亚共析钢已获得成效，可使其获得最佳的塑性和较低的硬度，从而大大有利于冷挤、冷拉、冷冲成形加工。

(4)去应力退火 去应力退火是将钢件加热到Ac1以下（100-200)℃，保温一定时间后缓慢冷却的工艺方法。其目的是为了去除由于形变加工、机械加工、铸造、锻造、热处理、焊接等所产生的残余应力。

通常是将钢件缓慢加热到600-650℃，保温一定时间（一般按3min/mm计算）,然后随炉缓慢冷却（≤100℃/h)至200℃出炉。

去应力退火时组织不发生变化，残余应力的消除主要是在500~650℃保温后的缓冷过程中通过塑性变形或蠕变变形产生的应力松弛来实现的。

若采用更高温度退火（如完全退火）,当然应力消除得更彻底，但带来氧化、脱碳严重，还会产生高温变形，故为了消除应力，一般采用低温退火。

对一般大型焊接结构件无法装炉退火时，可用火焰及感应加热方法，对焊缝影响区进行局部去应力退火。

（5)扩散退火（均匀化退火）扩散退火又称为均匀化退火，主要用于合金钢铸锭和铸件，以消除枝晶偏析，使成分均匀化。