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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等。
3、淬火方法
根据钢材成分及对组织、性能和钢件尺寸精度的要求，在保证技术要求规定的前提下，应选择简便而经济的淬火方法。现将常用的淬火方法简要介绍如下：
（1）单介质淬火。将已奥氏体化的钢件在一种淬火介质中冷却的方法，如图2-9①所示。例如，碳素钢在水中淬水，合金钢在油中淬火等。这种淬火方法主要应用于形状简单的钢件。
（2）双介质淬火。将工件加热，奥氏体化后先浸入冷却能力较强的介质中，在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的方法，称为双介质淬火（图2-9②）。如先在水中冷却后在油中冷却的双介质淬火。它主要适用于中等复杂形状的高碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。
（3）马氏体分级淬火。工件加热奥氏体化
后浸入温度稍高于或稍低于Ms点的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体都达到冷却介质温度后取出空冷以获得马错体组织的淬火方法，称为马氏体分级淬火，如图2-9③所示。马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力，并缓和相变产生的组织应力，减少了淬火变形，适用于尺寸比较小且形状复杂的工件的淬火。
（4）贝氏体等温淬火。工件加热奥氏体化后快冷到贝氏体转变温度区间等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火，如图2-9④所示。
4、冷处理
冷处理是指工件淬火冷却到室温后，继续在一般制冷设备或低温介质中冷却的工艺。冷处理的主要目的是消除和减少残余奥氏体，稳定工件尺寸，获得更多的马氏体。如量具、精密轴承、精密丝杠、精密刀具等，均应在淬火之后进行冷处理，以消除残余奥氏体。 2.4.2 钢的淬透性与淬硬性
钢的淬透性是评定钢淬火质量的一个重要参数，它对于钢材选择，编制
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热处理工艺都具有重要意义。淬透性是指在规定条件下钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。换句话说，淬透性是指在规定条件下钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。换句话说，淬透性是钢材的一种属性，是指钢淬火时获得马氏体的能力。钢淬火后可以获得较高硬度，不同化学成分的钢淬火后所得马氏体组织的硬度值是不相同的。以钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性，称为淬硬性。淬硬性主要与钢中碳的质量分数有关，更确切地说，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的碳的质量分数的多少。奥氏体中碳的质量分数越高，钢的淬硬性越高，淬火后硬度值也越高。
由于淬硬性和淬透性是两个不同的概念，因此必须注意：淬火后硬度高的钢，不一定淬透性就高；而淬火后硬度低的钢，不一定淬透性就低。 2.4.3 淬火缺陷
工件在淬火加热和冷却过程中，由于加热温度高，冷却速度快，很容易产生某些缺陷。在热处理过程中设法减轻各种缺陷的影响，对提高产品质量有实际意义。
一、过热与过烧
工作在热处理加热时，由于加热温度偏高而使晶粒过度长大，导致力学性能显著降低的现象称为过热。工件过热后形成粗大的奥氏体晶粒，需通过正火和退火来消除。
工件加热温度过高，致使晶界氧化和部分溶化的现象称为过烧。过烧工件淬火后强度低，脆性大，并且无法补救，只能报废。
过热和过烧主要都是由于加热温度过高引起的，因此，合理确定加热规范，严格控制加热温度和时间可以防止过热和过烧。
二、氧化与脱碳
工件在加热时，介质中的氧、二氧化碳和水蒸气等与之反应生成氧化物的过程称为氧化。工件在加热时介质与其表层的碳的质量分数降低的现象称为脱碳。
氧化使工件表面烧损，增大表面粗糙度参数值，减小工件尺寸，甚至使工件报废。脱碳使工件表面碳的质量分数降低，使力学性能下降，引起工件早期失效。防止氧化与脱碳的措施主要有两大类：第一类是控制加热介
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