等温转变是指钢在奥氏体化后，快速冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保持时，过冷奥氏体发生的相变。而连续冷却转变是指钢在奥氏体化后以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体所发生的相变。表2-3是共析钢过冷奥氏体转变温度与转变产物的组织和性能。

表2-3 共析钢过冷奥氏体转变温度与转变产物的组织和性能

转变温度范围 过冷程度 转变产物 代表符号 组织形态 层片间距 A1～650℃ 约650～600℃ 小 中 珠光体 索氏体 P S T B上 B下 M 粗片状 细片状 极细片状 羽毛状 黑片(针)状 板条状 双凸透镜状 转变产物硬度 HRC 约0.3μm <25 约0.1～0.325～35 μm 约0.1μm 35～40 － 40～45 － － － 45～50 40左右 >55 约600～550℃ 较大 托氏体 约550～350℃ 大 上贝氏体 约350℃～Ms Ms～Mf

更大 下贝氏体 最大 马氏体 采用等温转变可以获得单一的珠光体、索氏体、托氏体、上贝氏体、下贝氏体和马氏体组织。而采用连续冷却转变时，由于连续冷却转变是在一个温度范围内进行的，其转变产物的组织往往不是单一的，根据冷却速度的变化，有可能是P+S、S+T或T+M等。

2.3 退火与正火

钢的退火与正火是常用的两种基本热处理工艺，主要用来处理工件毛坯，为以后切削加工和最终热处理做组织准备，因此，退火与正火通常又称为预备热处理。对一般铸件、焊接件以及性能要求不高的工件，退火、正火都可作为最终热处理。 2.3.1 钢的退火

钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。其目的是消除钢的内应力、降低硬度、提高塑性、细化组织、均匀化学成分，以利于后续加工，并为最终热处理做好组织准备。

根据钢的化学成分和退火目的不同，退火常分为：完全退火、球化退火、去应力退火、扩散退火和再结晶退火等。各种退火与正火工艺的加热温度

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范围如围2-5所示。部分退火与正火的工艺曲线如图2-6所示。

1、完全退火

完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火。完全退火后所得到的室温组织为铁素体和珠光体。

完全退火主要用于亚共析钢的铸件、锻件、焊接件等。过共析钢不宜采用完全退火，因为其被加热到Accm线以上退火后，二次渗碳体以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的强度和韧性显著降低，也使以后的热处理如淬火容易产生淬火裂纹。

2、球化退火

球化退火是使工件中碳化物球状化而进行的退火，所得到的室温组织为铁素体基体上均匀分布着球状（粒状）渗碳体，即球状珠光体组织，如图2-7所示。在保温阶段，没有溶解的渗碳体会自发地趋于球状（球体表面积最小），在随后的缓冷过程中，球状渗碳体会逐渐长大，最终形成球状珠光体组织。球化退火的目的是降低硬底，改善切削性能，并为淬火作组织准备。球化退火主要用于过共析钢和共析钢制造的刃具、量具、模具等零件。

3、去应力退火

去应力退火是为了去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余应力而进行的退火。去应力退火主要用于消除钢件在切削加工、铸造、锻造、

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热处理、焊接等过程中产生的残余应力并稳定其尺寸，钢件在去应力退火的加热及冷却过程中无相变发生。 2.3.2 钢的正火

正火是指将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的是细化晶粒，消除网状渗碳体，并为淬火、切削加工等后续工序作组织准备。

正火与退火相比，奥氏体化温度高；冷却速度快，过冷度较大，因此正火后所得到的组织比较细，强度、硬度比退火高一些；同时正火与退火相比，具有操作简便、生产周期短、生产效率高、成本低等特点。正火在生产中主要应用于如下场合：

（1）改善切削性能。低碳钢和低碳合金钢退火后铁素体所占比例较大，硬度偏低，切削加工时都有“粘刀”现象，而且表面粗糙度参数值都较大。正火能适当提高硬度，改善切削加工性。因此，低碳钢、低碳合金钢都选择正火作为预备热处理；而wc＞0.5%的中高碳钢、合金钢都选择退火作为预备处理。

（2）消除钢状碳化物，为球化退火作组织准备。对于过共析钢，正火加热到Accm以上可使钢状碳化物充分溶解到奥氏体中，空气冷却时碳化物来不及充分析出，因而消除了网状碳化物组织，同时细化了珠光体组织，有利于以后的球化处理。

（3）用于普通结构零件或某些大型非合金钢工件的最终处理，以代替调质处理，如铁道车辆的车轴。

（4）用于淬火返修件，消除应力，细化组织，防止重新淬火时产生变形与开裂。

2.4 淬 火

钢的淬火是指将工件加热奥氏体化后，以适当方式冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。

马氏体是碳或合金元素在α＝Fe中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M表示。马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分

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数。马氏体中由于溶入过多的碳原子，从而使α＝Fe晶格发生畸变，增加了其塑性变形的抗力，故马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。 2.4.1 淬火

一、淬火的目的

粹火的目的主要是使钢件得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火相配合，可以更好地发挥钢材的性能潜力。因此，重要的结构件，特别是承受动载荷和剧烈摩擦作用的零件，以及各种类型的工具等都要进行淬火。

二、淬火工艺

1、淬火加热温度的确定

不同的钢种其淬火加热温度也不同。非合金钢的淬火加热温度由Fe－Fe3C状态图来确定，如图2-8所示。为了防止奥氏体晶粒粗化，淬火温度不宜选得过高，一般只允许比临界点高30～50℃。

亚共析钢淬火加热温度均为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。

2、淬火介质

淬火时为了得到足够的冷却速度，以保证奥氏体向马氏体转变，又不致由于冷却速度过大而引起零件内应力增大，造成零件变形和开裂，因此，应合理选用冷却介质。常用的淬火冷却介质有水、盐水、油、盐浴和空气

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