退火是將工件加熱到適當溫度，保持一定的時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。

退火的主要目的是為了降低鋼鐵材料的硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能和鍛壓加工性能；細化鋼鐵材料組織，均勻其化學成分；消除鋼鐵材料的內應力，防止其變形和開裂；為后續加工或熱處理做準備。

退火主要用于碳素結構鋼、合金結構鋼的鑄件、鍛件、焊件及鋼錠等。

根據鋼鐵材料的化學成分和退火目的的不同，退火通常分為完全退火、等溫退火、球化退火、去應力退火、均勻化退火等。（部分退火的加熱溫度范圍如圖 01所示。部分退火工藝曲線如圖 02所示。）

圖 01  部分退火工藝加熱溫度范圍示意圖 

圖 02  部分退火工藝曲線示意圖

正火就是將工件加熱到奧氏體化后，保持適當的時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火與退火相比，一般加熱溫度比退火高；冷卻速度比退火快，過冷度較大，因此正火后得到的組織比較細，強度和硬度比退火高。另外，正火與退火相比具有操作簡便、生產周期短、生產效率高、生產成本低的的優點。

正火的目的與退火類同，不過具有更高的力學性能，主要用于對于力學性能要求不高的普通結構零件，正火可作為最終熱處理。對于低中碳結構鋼，主要是提高硬度，改善切削加工性能；對于過共析鋼，為球化退火、淬火做組織準備。

淬火是指將工件加熱到奧氏體化后，保持一定時間，然后以適當速度冷卻獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。

淬火的主要目的就是為了強化材料，提高材料的強度或硬度，用于要求有較高強韌性的工模具和彈簧及要求高硬度的零件之中。這里要注意，淬火后的工件是不能直接使用的，必須進行回火后才能投入生產、使用。

不同的鋼種其淬火加熱溫度不同。非合金鋼的淬火加熱溫度可由鐵碳合金相圖確定，如圖 03所示。

圖 03 非合金鋼淬火加熱的溫度范圍

淬火加熱時間包括升溫時間和保溫時間。可參照熱處理工藝曲線（圖 04）。

                  圖 04  熱處理工藝曲線

合理的淬火速度既能保證獲得馬氏體組織，同時又能盡量避免鋼件發生變形與開裂，理想的淬火冷卻速度曲線圖如圖 05所示。

圖05 理想的淬火冷卻速度曲線圖

常用的淬火冷卻介質有油、水、鹽水、硝鹽浴、堿浴和空氣等。

常用的淬火方法分為單介質淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火。

回火是指工件淬硬后，加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。回火是在淬火之后進行的，通常也是零件進行熱處理的最后一道工序。

回火的主要目的是減小或消除淬火殘余應力，穩定鋼件的組織和尺寸，并與淬火配合，使零件達到使用性能要求。由圖 06可以看出，淬火鋼材隨回火溫度的升高，強度與硬度降低，而塑性與韌性提高。

圖06 40鋼回火后其力學性能與溫度的關系

回火廣泛應用于要求保持高硬度和耐磨性，具有一定韌性的各類高碳鋼的刀具、冷作模具、量具；具有高彈性極限和屈服極限，并備有一定韌性的各種彈簧、彈性夾頭、鍛模；具有較好的綜合機械性能的軸類、齒輪、連桿等受力復雜的重要零件。

根據鋼材在回火過程中的溫度范圍，可將回火分為三種：低溫回火（工件溫度＜250℃）；中溫回火（250℃＜工件溫度＜450℃）；高溫回火（工件溫度＞500℃）。

鋼件淬火+高溫回火的復合熱處理工藝又稱為調質處理。調質處理后的鋼件不僅僅具有較高的強度和硬度，而且塑性和韌性也明顯比正火處理后要高。所以重要鋼制零件往往采用調質處理，而不采用正火處理。

圖 07所示的為“四把火”在銼刀生產中的應用。

圖 07 銼刀的生產加工工藝路線圖

圖 08所示的為“四把火”在汽車變速齒輪加工中的應用。

              圖 08 汽車變速齒輪加工工藝路線圖

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