至关重要的是，没有一个标准的工业过程被称为“退火淬火”。 它们是两种具有相反目的的独立热处理工艺。退火是用于软化金属和提高其延展性的过程，而淬火是用于提高其强度和耐磨性的过程。
需要理解的核心原则是，这两种工艺都始于将金属加热到相似的高温，但结果完全取决于冷却速率。缓慢冷却会产生柔软的退火状态，而快速冷却（淬火）则会产生坚硬的状态。
两个基本目标：软化与强化
要选择正确的温度和工艺，您必须首先明确您的目标。您是想让金属更容易加工，还是想制造出坚固耐用的最终产品？
退火：目标是软化和消除应力
退火使金属尽可能柔软和具有延展性。这通常是为了准备材料进行后续操作，如机加工、冲压或成型，或为了消除先前加工过程中产生的内部应力。
该过程包括将钢加热到特定温度，保持足够长的时间使内部结构发生转变，然后非常缓慢地冷却，通常是让其在炉内自然冷却。
对于像1045这样的普通碳钢，完全退火需要在开始缓慢冷却循环之前加热到大约830°C (1525°F)。
淬火：目标是提高强度
淬火（也称为硬化）使钢的硬度和强度显著提高，但同时也会使其更脆。它用于需要高耐磨性的最终部件，如工具、刀具和齿轮。
该过程涉及将钢加热到与退火相似的温度以改变其内部结构（奥氏体化），然后将其迅速浸入水、油或盐水等介质中快速冷却。
对于同一种1045碳钢，淬火温度范围是815-860°C (1500-1575°F)，随后立即进行快速淬火。
为什么冷却速率是决定性因素
这两种工艺都始于将钢加热到“临界温度”以上，这会将内部晶体结构重新排列成一种称为奥氏体的形式。钢的最终性能取决于奥氏体冷却时发生的情况。
缓慢冷却产生柔软性
当缓慢冷却时，晶体结构有时间转变为铁素体和珠光体等柔软、稳定的形态。这就是退火的精髓。
快速冷却形成硬度
当快速冷却（淬火）时，结构没有时间正常转变。它会被困在一个高度拉伸、坚硬且脆的状态，称为马氏体。这是淬火的关键。
回火的关键作用
经过淬火的部件通常太脆而无法实际使用。它必须经过一个次级的、较低温度的热处理过程，称为回火。
回火涉及将淬火后的部件重新加热到150-650°C (300-1200°F)之间的温度。该过程会降低脆性并提高韧性，但会略微牺牲硬度。具体的回火温度决定了最终性能的平衡。
理解权衡
选择热处理工艺总是在平衡相互竞争的性能。不可能同时最大化所有理想特性。
硬度与韧性
这是主要的权衡。一块完全淬火、未经回火的钢材非常硬，但如果受到撞击会像玻璃一样破碎。回火会牺牲一部分峰值硬度，以换取必要的韧性，防止灾难性失效。
可加工性与强度
退火后的零件柔软、无磨损且易于机加工，但缺乏应对苛刻应用所需的强度。淬火后的零件强度很高，但极难机加工。这就是为什么机加工几乎总是在最终的淬火和回火过程之前进行的。
材料规格的重要性
此处提供的温度范围是针对普通碳钢的一般指南。任何工艺的确切温度都严重依赖于特定的合金。铬、锰和钼等元素会改变临界温度和所需的冷却速率。务必查阅材料的技术数据表以获取精确说明。
根据目标做出正确选择
您的目标决定了正确的工艺。
- 如果您的主要重点是准备金属进行机加工、弯曲或成型： 您需要进行完全退火，使用缓慢、受控的冷却来实现最大的柔软度和消除内部应力。
- 如果您的主要重点是制造坚固、耐磨的最终零件： 您需要一个两步过程，即淬火（加热和快速淬火），随后立即进行回火，以实现硬度和韧性的所需平衡。
- 如果您的主要重点是优化晶粒结构以提高韧性并略微增加强度： 您应该考虑正火，这涉及加热到与退火相似的温度，但让零件在静止的空气中冷却。
通过选择正确的热处理和冷却速率，您可以精确控制钢材的最终机械性能。
总结表：
| 工艺 | 目标 | 温度范围（1045钢） | 冷却速率 |
|---|---|---|---|
| 退火 | 软化，提高延展性 | ~830°C (1525°F) | 非常缓慢（在炉内） |
| 淬火 | 提高强度，耐磨性 | 815-860°C (1500-1575°F) | 快速（淬火） |
| 回火 | 淬火后降低脆性 | 150-650°C (300-1200°F) | 空冷 |
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