锻件的热处理种类及应用

锻件热处理按其热处理的目的不同可以分为两组。

第一组， 锻件热处理的目的既为金属切削加工提供最佳的切削加工性能， 也为第二热处理作好组织准备。属于这一组的锻件常用渗碳钢、轴承钢、工具钢等制造。

第二组， 锻件热处理的目的是为了得到适当的组织， 达到产品的技术要求。而且在保证零件技术要求的前提下， 适中的硬度和小的硬度偏差以便在金属切削机床上获得经济的可加工性能。锻件机械加工后不再进行最终热处理。该组锻件一般由中碳钢和中碳合金钢制成。锻件热处理最常见的工艺是退火（包括完全退火、等温退火、球化退火等各种类型的退火）、正火（包括正火加高温回火）、调质（淬火加高温回火） 等。

名称

含义

处理目的

主要用途

不完全退火

将钢加热到Ac1 与Ac3 （或Accm ）之间，短时间保温后缓慢冷却的热处理工艺

以得到球状珠光体及球状碳化物组织，降低硬度，改善切削加工性能

主要用于工具钢、轴承钢、冷作模具钢

完全退火

（通常叫退火）

将亚共析钢加热到Ac3 以上30 ～50℃，保温使之完全奥氏体化，且成分基本均匀后，随炉冷、砂中或耐火土粉中缓慢冷至600℃左右出炉空冷。以得到平衡状态组织

消除锻造应力，降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；消除粗大的晶粒，为以后零件热处理作好组织准备

一般用于亚共析钢， 如5CrMnMo 等

等温退火

将钢件加热到Ac3 以上20～30℃（亚共析钢）或Ac1 与Accm 之间（过共析钢）的温度，保温到完全奥氏体化并均匀后，快速冷却到低于Ar1 以下的某一温度（即奥氏体最不稳定的温度）等温保持到奥氏体完全转变后，然后出炉空冷或随炉冷、油冷、水冷

得到比完全退火更为均匀的组织，有效地消除锻造应力。比完全退火可以缩短退火时间，提高生产率

适用于亚共析钢、共析钢和过共析钢，

如20CrMnTi、5CrMnMo、Cr12MoV、T8 等

一般球化退火

将钢加热到Ac1与Accm（或Ac3 ）之间，充分保温后，缓冷至500～650℃出炉冷却

使钢件获得弥散分布于铁素体基体上的细粒状（球化） 碳化物组织。改善切削加工性能，减少淬火时的变形开裂倾向性，使钢得到相当均匀的最终性能

用于轴承零件、刀具、冷作模具等的预备热处理

等温球化退火

将共析钢或过共析钢加热到Ac1 + （20～30）℃（若原始组织中网状碳化物较严重，需要加热到略高于Accm）保温适当时间后冷却到略低于Ar1 的温度等温到奥氏体完全转变完毕，再炉冷或空冷

同一般球化退火

常用于碳钢及合金钢工具，冷作模具钢及轴承零件，可获得较

好的碳化物球化质量和节省工艺时间

快速球化退火（正火—球化退

火）

将过共析钢加热Accm +（20 ～30）℃，保温后空冷（正火），得到细片状珠光体。然后再进行球化退火或等温球化退火

同一般球化退火

用于锻造组织中珠光体片较粗、网状碳化物较严重、球化较难的钢件，如T12、轴承钢等

正火（ 普通正

火）

亚共析钢加热到Ac3 +（30～50）℃，共析钢和过共析钢加热到Accm +（30～50）℃，保温一定时间后空冷，得到珠光体型组织的热处理

细化组织，消除中碳钢的魏氏组织或过共析钢的网状碳化物，减小应力，改善切削加工性能

用于亚共析钢，共析钢和过共析钢的热处理

二段正火

按普通正火加热保温后，先把工件快冷到Ar1（550℃ 左右）以下，然后再放入炉内或灰中缓冷的热处理

减少变形和消除非正常组织

用于形状复杂或断面尺寸差别较大的工件或易产生非正常组织

的钢材

淬火

将钢加热到Ac3 +（30～50）℃（亚共析钢）Ac1 和Accm 之间（过共析钢），保温到获得奥氏体相，然后以大于临界冷却速度急冷以获得马氏体组织

对于钢，淬火为了获得不平衡组织，以提高强度和硬度。对于奥氏体不锈钢，淬火即为固溶处理，淬火是为了提高钢的耐蚀性和抗高温氧化性能

用于钢

锻热淬火（属高

温形变热处理）

锻件在热锻成形后（终锻时工件温度一般在900℃左右）立即淬入淬火冷却介质急冷以获得淬火组织，是把热锻和热处理结合在一起的热处理工艺

为了提高锻件强度，改善塑性和韧性，而且可以简化工序，节约能源和提高劳动生产率

主要用于亚共析钢，例如45钢和40Cr等钢的热锻件

锻热等温退火

锻件热锻成形后，采用控制冷却，一般5min 左右冷却至Ar1 以下某个温度等温，使过冷奥氏体完全转变为铁素体、珠光体型组织，并适当保温后随意冷却的热处理

为了获得均匀的平衡组织，消除锻造应力，改善切削加工性能，对有些材料可以缩短转变时间，节约能源

主要用于合金渗碳钢锻件预备热处理， 也可以用于工具钢，如CrWMn

利用部分余热

正火

锻件热锻成形后，空冷至500℃左右，奥氏体已完全转变，接着加热至正火温度，保温后空冷

除节约部分能源外，其目的同正火

同正火

利用部分余热

淬火

锻件热锻成形后，空冷至500℃左右，奥氏体已完全转变，接着加热至淬火温度，保温后急冷

除节约部分能源外，其目的同淬火

同淬火

利用部分余热等

温退火

锻件热锻成形后，空冷至500℃左右，奥氏体已完全转变，接着加热至等温退火温度，其后保温急冷、等温、冷却按等温退火工艺进行

除节约部分能源外，其目的同等温退火

同等温退火

回火

将淬火或正火后的工件加热到Ac1 以下某一温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷至室温的热处理

使淬火所得的不稳定的组织转变成较稳定的组织；适当降低硬度及强度，提高塑性和韧性，减小或消除残余应力

钢件

高温回火

将钢件加热到Ac1 以下某一温度（常在500～700℃ 之间）保温后空冷

降低硬度，提高塑性，减小或消除内应力

有些合金钢正火后硬度过高，用高温回火降低硬度，中碳结构钢淬火后常高温回火

调质

中碳结构钢正常淬火加高温回火的热处理工艺

获得良好的综合力学性能

中碳结构钢

固溶处理

将时效强化合金或不锈钢、耐热钢加热到一定高温（不锈钢、耐热钢为1000～1150℃），使强化相全部或大部分溶入固溶体，并调整晶粒尺寸，然后以较快速度（水、空气等）冷却

改善锻态时的强化相不均匀分布，降低硬度，提高塑性、耐蚀性及导电性或为以后的时效处理进行准备

用于不锈钢、耐热钢和时效强

化合金

时效处理

经固溶处理得到的过饱和固溶

体，在室温停留或在某一较高温度加热一段时间，使基体里过饱和的溶入物均匀析出的处理

使组织趋于稳定，提高强度和硬度

用于时效强化合金及不锈钢、耐热钢固溶处理后的处理