热处理中的四把⽕，微观变化有哪些
⾦属热处理是机械制造中的重要⼯艺之⼀，与其他加⼯⼯艺相⽐，热处理⼀般不改变⼯件的形状和整体的化学成分，⽽是通过改变⼯件内部的显微组织，或改变⼯件表⾯的化学成分，赋予或改善⼯件的使⽤性能。
其特点是改善⼯件的内在质量，⽽这⼀般不是⾁眼所能看到的。正如有些⼈说，机械加⼯是外科，热处理就是内科，代表⼀个国家制造业的核⼼竞争⼒。
⼯艺过程
⾦属加热时，⼯件暴露在空⽓中，常常发⽣氧化、脱碳(即钢铁零件表⾯碳含量降低)，这对于热处理后零件的表⾯性能有很不利的影响。因⽽⾦属通常应在可控⽓氛或保护⽓氛中、熔融盐中和真空中加热，也可⽤涂料或包装⽅法进⾏保护加热。
加热温度是热处理⼯艺的重要⼯艺参数之⼀，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的⾦属材料和热处理的⽬的不同⽽异，但⼀般都是加热到相变温度以上，以获得⾼温组
织。另外转变需要⼀定的时间，因此当⾦属⼯件表⾯达到要求的加热温度时，还须在此温度保持⼀定时间，使内外温度⼀致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。
采⽤⾼能密度加热和表⾯热处理时，加热速度极快，⼀般就没有保温时间，⽽化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理⼯艺过程中不可缺少的步骤，冷却⽅法因⼯艺不同⽽不同，主要是控制冷却速度。
加热
保温
冷却
⼯艺分类
⾦属热处理⼯艺⼤体可分为整体热处理、表⾯热处理和化学热处理三⼤类。根据加热介质、加热温度和冷却⽅法的不同，每⼀⼤类⼜可区分为若⼲不同的热处理⼯艺。同⼀种⾦属采⽤不同的热处理⼯艺，可获得不同的组织，从⽽具有不同的性能。钢铁是⼯业上应⽤最⼴的⾦属，⽽且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理⼯艺种类繁多。
整体热处理是对⼯件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的⾦相组织，以改变其整体⼒学性能的⾦属热处理⼯艺。钢铁整体热处理⼤致有退⽕、正⽕、淬⽕和回⽕四种基本⼯艺，即热处理的“四把⽕”。
淬⽕
淬⽕⼯艺
钢的淬⽕是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温⼀段时间，使之全部或部分奥⽒体化，然后以⼤于临界冷却速度快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进⾏马⽒体（或贝⽒体）转变的热处理⼯艺。
⼯艺过程：加热、保温、冷却。
淬⽕的实质：是过冷奥⽒体进⾏马⽒体或贝⽒体转变，得到马⽒体或贝⽒体组织。
淬⽕的⽬的：（1）⼤幅提⾼钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从⽽满⾜各种机械零件和⼯具的不同使⽤要求；（2）通过淬⽕满⾜某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
应⽤范围：淬⽕⼯艺应⽤最为⼴泛，如⼯具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加⼯机床、⽓动⼯具、钻探机械、农机具、⽯油机械、化⼯机械、纺织机械、飞机等零件都在使⽤淬⽕⼯艺。
⼯具、钻探机械、农机具、⽯油机械、化⼯机械、纺织机械、飞机等零件都在使⽤淬⽕⼯艺。
淬⽕介质
⼯件进⾏淬⽕冷却所使⽤的介质称为淬⽕冷却介质（或淬⽕介质）。理想的淬⽕介质应具备的条件是使⼯件既能淬成马⽒体，⼜不致引起太⼤的淬⽕应⼒。
常⽤的淬⽕介质有⽔、⽔溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
●⽔
⽔是冷却能⼒较强的淬⽕介质。
优点：来源⼴、价格低、成分稳定不易变质。
缺点：冷却能⼒不稳定，易使⼯件变形或开裂。在C曲线的“⿐⼦”区（500～600℃左右），⽔处于蒸
汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；⽽在马⽒体转变温度区（300～100℃），⽔处于沸腾阶段，冷却太快，易使马⽒体转变速度过快⽽产⽣很⼤的内应⼒，致使⼯件变形甚⾄开裂。当⽔温升⾼，⽔中含有较多⽓体或⽔中混⼊不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能⼒。
应⽤：适⽤于截⾯尺⼨不⼤、形状简单的碳素钢⼯件的淬⽕冷却。
●盐⽔和碱⽔
在⽔中加⼊适量的⾷盐和碱，使⾼温⼯件浸⼊该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并⽴即爆裂，将蒸汽膜破坏，⼯件表⾯的氧化⽪也被炸碎，这样可以提⾼介质在⾼温区的冷却能⼒，其缺点是介质的腐蚀性⼤。
应⽤：⼀般情况下，盐⽔的浓度为10％，苛性钠⽔溶液的浓度为10％～15％。可⽤作碳钢及低合⾦结构钢⼯件的淬⽕介质，使⽤温度不应超过60℃，淬⽕后应及时清洗并进⾏防锈处理。
●油
冷却介质⼀般采⽤矿物质油（矿物油）。如机油、变压器油和柴油等。机油⼀般采⽤10号、20号、30号机油，油的号越⼤，黏度越⼤，闪点越⾼，冷却能⼒越低，使⽤温度相应提⾼。
淬⽕⽅式
●单液淬⽕
是将奥⽒体化⼯件浸⼊某⼀种淬⽕介质种，⼀直冷却到室温的淬⽕操作⽅法。单液淬⽕介质有⽔、盐⽔、碱⽔、油及专门配制的淬⽕剂等。
优点：操作简单，有利于实现机械化和⾃动化。
缺点：冷速受介质冷却特性的限制⽽影响淬⽕质量。
应⽤：单液淬⽕对碳素钢⽽⾔只适⽤于形状较简单的⼯件。
●双液淬⽕
是将奥⽒体化⼯件先浸⼊⼀种冷却能⼒强的介质，在钢件还未达到该淬⽕介质温度之间即取出，马上浸⼊另⼀种冷却能⼒弱的介质中冷却，如先⽔后油、先⽔后空⽓等。双液淬⽕减少变形和开裂倾向，操作不好掌握，在应⽤⽅⾯有⼀定的局限性。
●马⽒体分级淬⽕
是将奥⽒体化⼯件先浸⼊温度稍⾼或稍低于钢的马⽒体点的液态介质（盐浴或碱浴）中，保持适当的
时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马⽒体组织的淬⽕⼯艺，也称分级淬⽕。
优点：分级淬⽕由于在分级温度停留到⼯件内外温度⼀致后空冷，所以能有效地减少相变应⼒和热应⼒，减少淬⽕变形和开裂倾向。
应⽤：适⽤于对于变形要求⾼的合⾦钢和⾼合⾦钢⼯件，也可⽤于截⾯尺⼨不⼤、形状复杂地碳素钢⼯件。
●贝⽒体等温淬⽕
是将钢件奥⽒体化，使之快冷到贝⽒体转变温度区间（260～400℃）等温保持，使奥⽒体转变为贝⽒体的淬⽕⼯艺，有时也叫等温淬⽕，⼀般保温时间为30～60min。
●复合淬⽕
将⼯件急冷⾄Ms以下获得10％～20％马⽒体，然后在下贝⽒体温度区等温。这种冷却⽅法可使较⼤截⾯地⼯件获得
M+B组织。预淬时形成的马⽒体可促进贝⽒体转变，在等温时⼜使马⽒体回⽕。复合淬⽕⽤于合⾦⼯具钢⼯件，可避免第⼀类回⽕脆性，减少残余奥⽒体量即变形开裂倾向。
回⽕
回⽕⼯艺
回⽕是将经过淬⽕的⼯件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温⼀段时间后在空⽓或⽔、油等介质中冷却到室温的热处理⼯艺。
回⽕的⽬的：（1）消除⼯件淬⽕时产⽣的残留应⼒，防⽌变形和开裂；（2）调整⼯件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使⽤性能要求；（3）稳定组织与尺⼨，保证精度；（4）改善和提⾼加⼯性能。
回⽕分类
●低温回⽕
指⼯件在150~250℃进⾏的回⽕。
⽬的：保持淬⽕⼯件⾼的硬度和耐磨性，降低淬⽕残留应⼒和脆性。
回⽕后得到回⽕马⽒体，指淬⽕马⽒体低温回⽕时得到的组织。
应⽤范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表⾯淬⽕的零件等。
针状马⽒体
●中温回⽕
指⼯件在350～500℃之间进⾏的回⽕。
⽬的：得到较⾼的弹性和屈服点，适当的韧性。回⽕后得到回⽕屈⽒体，指马⽒体回⽕时形成的铁素体基体内分布着极其细⼩球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。
应⽤范围：弹簧、锻模、冲击⼯具等。
屈⽒体
●⾼温回⽕
指⼯件在500℃以上进⾏的回⽕。
⽬的：得到强度、塑性和韧性都较好的综合⼒学性能。
回⽕后得到回⽕索⽒体，指马⽒体回⽕时形成的铁素体基体内分布着细⼩球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。
应⽤范围：⼴泛⽤于各种较重要的受⼒结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。
索⽒体
正⽕
正⽕⼯艺
正⽕是将钢件加热到临界温度（完全奥⽒体化的温度）以上30-50℃，保温适当时间后，从炉中取出在空⽓中或喷⽔、喷雾或吹风冷却的⾦属热处理⼯艺。
⽬的：（1）使晶粒细化和碳化物分布均匀化；（2）去除材料的内应⼒；（3）增加材料的硬度。
材料：亚共晶马⼝铁
状态：正⽕
组织：⽯墨棕⾊、马⽒体浅黄⾊，珠光体绿⾊及深黄⾊，渗碳体素褐⾊
材料：A-299
状态：正⽕
组织：棕⾊铁素体黄、蓝、⽩珠光体棕⾊
材料：13MnNiMoNb
状态：正⽕
组织：浅棕⾊珠光体灰褐⾊、铁素体红、黄、蓝⾊
材料：45钢
状态：正⽕
组织：浅蓝⾊铁素体、珠光体多种颜⾊
优点：（1）正⽕冷却速度⽐退⽕冷却速度稍快，因⽽所获得的珠光体⽚层间距较⼩，正⽕组织要⽐退⽕组织更细⼀些，因⽽其硬度和强度也较⾼；（2）正⽕炉外冷却不占⽤设备，⽣产率较⾼。
应⽤：只适⽤于碳素钢和低、中合⾦钢，⽽不适⽤于⾼合⾦钢。因为⾼合⾦钢的奥⽒体⾮常稳定，在空⽓中冷却也将得
应⽤：只适⽤于碳素钢和低、中合⾦钢，⽽不适⽤于⾼合⾦钢。因为⾼合⾦钢的奥⽒体⾮常稳定，在空⽓中冷却也将得到马⽒体组织。
具体⽤途
（1）对于低碳钢和低合⾦钢，正⽕可以提⾼其硬度，以改善切削性；
（2）对于中碳钢，正⽕可代替调质处理，为⾼频淬⽕做组织准备，并可减少钢件的变形和降低加⼯成本；
（3）对于⾼碳钢，正⽕可消除⽹状渗碳体组织，便于球化退⽕；
（4）对于⼤型钢锻件或截⾯有急剧变化的钢铸件，可⽤正⽕代替淬⽕，以减少变形开裂倾向，或为淬⽕做好组织准备；
（5）对于钢的淬⽕反修件，可通过正⽕消除过热影响，以便能重新淬⽕；
四个火（6）⽤于铸铁件以增加基体的珠光体量，提⾼铸件的强度和耐磨性。
退⽕
退⽕⼯艺
将⾦属或合⾦加热到适当温度，保温⼀定时间，然后缓慢冷却（⼀般为随炉冷却），的热处理⼯艺叫做退⽕。
退⽕的实质是将钢加热到奥⽒体化后进⾏珠光体转变，退⽕后的组织是接近平衡后的组织。
退⽕的⽬的：
（1）降低钢的硬度，提⾼塑性，便于机加⼯和冷变形加⼯；
（2）均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬⽕作组织准备；
（3）消除内应⼒和加⼯硬化，以防变形和开裂。
退⽕⽅法
1、完全退⽕
⼯艺：将钢加热到Ac3以上20~30℃，保温⼀段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理⼯艺（完全奥⽒体化），实际⽣产中，为提⾼⽣产率，退⽕冷却⾄500℃左右即出炉空冷。
⽬的：细化晶粒、均匀组织、消除内应⼒、降低硬度和改善钢的切削加⼯性。亚共析钢完全退⽕后的组织为F+P。
应⽤：完全退⽕主要⽤于亚共析钢（wc=0.3~0.6%），⼀般是中碳钢及低、中碳合⾦钢铸件、锻件及热轧型材，有时也⽤于它们的焊接件。
2、不完全退⽕
⼯艺：将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Accm(过共析钢)经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理⼯艺。
应⽤：主要⽤于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除内应⼒，降低硬度，改善切削加⼯性。
3、等温退⽕
⼯艺：将钢加热到⾼于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某⼀温度，并等温保持，使奥⽒体
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