第 十五 讲
2. 掌握退火、正火的目的、特点及应用。
教学重点：退火、正火的目的、特点及应用。
教学难点：退火、正火的目的、特点及应用。
课前准备（教具、课件、实习材料等）：
授课情况
授课班级 | 数控11 | 数控12 | 模具11 |
授课时间 | 月 日 | 月 日 | 月 日 |
课堂纪要 | | | |
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〈一〉 复习提问：1、碳素钢常存在的杂质有哪些？
〈二〉 教学内容：
一、热处理的基本知识
热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理能显著提高钢的力学性能，满足零件使用要求和延长寿命；还能改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产率。热处理在机械制造中应用很广，汽车、拖拉机中70%～80%的零件要进行热处理，各种刀具、量具、模具等几乎100%要进行热处理。 热处理按目的与作用不同，分为以下三类：
（1）整体热处理 主要包括退火、正火、淬火、回火等。
（2）表面热处理 主要包括火焰淬火、感应淬火等。
（3）化学热处理 主要包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属等。
二、钢的退火
（一）退火的概念
将钢加热到一定温度，在该温度下保温一定的时间，然后缓慢冷却到室温的一种热处理工艺称为退火。
（二）退火的目的
1、降低钢件的硬度以利于切削加工；
2、消除残余应力，以防钢件变形与开裂；
3、细化晶粒，改善组织，以提高钢的力学性能，并为最终热处理做准备。
（三）退火的方法与应用
根据钢的成分和目的不同，退火又分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和
去应力退火等。
1. 完全退火
将亚共析钢加热至某一温度，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却(或随炉冷却至500~600 ℃以下后空冷)，从而获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为完全退火。由于加热能得到单一的奥氏体组织，所以称为“完全”退火，退火后的组织为珠光体和铁素体。
完全退火的目的为：消除铸、锻件中存在的内应力，细化晶粒，降低硬度，便于切削加工。
完全退火只适用于亚共析钢，不适用于过共析钢。适用亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理(切削加工前或热处理前的预备热处理)。
2. 等温退火
将钢件加热至某一温度，保温适当的时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温度，并等
温保持，使奥氏体等温转变获得珠光体组织，然后再空冷到室温的热处理工艺称为等温退火。
等温退火的目的与完全退火相同，能获得均匀的预期组织，可有效缩短退火时间。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，并为以后淬火做好准备。这种工艺有利于塑性加工和切削加工，还能提高机械韧性。
4. 去应力退火
去应力退火是将钢件加热到某一温度（一般为500～650℃），保温一定时间后缓慢随炉冷却的工艺方法。这种处理可以消除由于变形加工、机械加工、铸造、锻造、热处理及焊接所产生的残余应力。
5. 扩散退火(均匀化退火)
扩散退火是把铸锭或铸件加热到略低于固相线 (通常为1100~1200℃)的温度，长时间保温（10~15小时），并进行缓慢冷却的热处理工艺。主要用于合金钢锭或铸件，使合金元素扩散均匀，以消除或减弱枝晶偏析。扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般还要进行完全退火或正火来细化晶粒。
三、钢的正火
正火是将钢加热到某一温度，保温一定时间奥氏体化后，在空气中冷却的热处理工艺。
正火与退火的目的基本相同。正火和退火的主要区别在于前者冷却速度较快，得到的珠光体晶粒较细，硬度和强度较退火的高；操作简便，生产周期短，成本较低。
正火的应用与退火一样，一般被安排在毛坯生产之后，粗加工（或半精加工）之前。
(1)对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，为淬火处理作好组织准备，此时正火相当于退火的效果。
(2)低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。
(3)可以作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。
(4)用于过共析纲，可消除网状二次碳化物，为球化退火作好组织上的准备。
四、铁碳合金的分类
铁碳合金按含碳量和室温组织不同可以分为三大类：工业纯铁、钢（包括亚共析钢、共析钢、过共析钢）和白口铸铁（包括亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁）。
工业纯铁（含碳量Wc≤0.0218%），室温组织为铁素体；
亚共析钢（0.0218%＜Wc＜0.77%），室温组织为铁素体和珠光体；
共析钢 （Wc=0.77%），室温组织为珠光体；
过共析钢（0.77%＜Wc≤2.11%），室温组织为珠光体和渗碳体；
亚共晶白口铸铁（2.11%＜Wc＜4.30%），室温组织为珠光体、渗碳体和变态莱氏体；
共晶白口铸铁（Wc=4.30%），室温组织为变态莱氏体；
过共晶白口铸铁（4.30%＜Wc＜6.69%），室温组织为变态莱氏体和渗碳体。
〈三〉、小结：
了解热处理的概念、作用及分类；掌握退火、正火的目的、特点及应用。
〈四〉、作业：
1、什么叫热处理？它在机械制造中有什么作用？热处理可以分成哪几类？
2、什么叫退火？退火的目的是什么？
3、什么叫正火？正火与退火的区别是什么？
〈五〉、课后记：
