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P5-22表为含碳量不同的板条状与片状M的性能比较，从表中比较可见，片状M性能特点是硬度高而脆性大，板条状M不仅强度，硬度较高，而且还有良好的塑性和韧性。以前人们对M的概念是“硬而脆”，随着科学技术的发展，对板条状M（低碳M）认识不断加深，从而使得低碳M在各领域广泛应用，具有良好的机械性能的低碳M，对节约钢材，减轻设备重量，延长使用寿命，都有重要意义。钢的组织不同，比容也不同，M比容最大，A比容最小，P居中，且M的比容随含碳量增高而增高，钢在淬火后由A—>M，钢件体积必然增大，因而导致淬火件常有变形与开裂事故发生。 （四）.马氏体转变的特点
M转变与我们前面所介绍的相变一样，它也具有形核与长大两个过程，但它与其它相变相比，又有以下特点：
1．马氏体转变是无扩散型转变P，B体型转变都属于扩散型转变，A—>M由于过冷度极大，依次A中的铁，碳原子不能进行扩散，转变是只发生γ—Fe—α—Fe转变，过饱和的碳未析出而形成碳在α—Fe中的过饱和固溶体，因此说M转变是无扩散变。 2．M转变速度快 M形成不需要孕育期，形成仅需10-7秒（0.1微秒）。
3．M转变是在某一温度范围内形成的。过冷奥氏体一大于V1c的速度冷却到Ms点时，就转变为M，冷却到Mf线时，M转变结束。 实验表明：Ms与Mf点的位置与冷却速度无关，而与A的含碳量有关，含碳量越高，Ms与Mf点的温度越低。 4．M转变的不完全性
含碳量超过0.5%后，Mf温度将到室温，因此淬火时，在室温下必然有一部分A被留下来，这部分A称残余A，含碳量高，Ms温度高，淬火后残余A增多。我们不希望残余A出现，但是在保证M转变的条件下，A过冷到Mf点以下，仍有少量的参与奥氏体被留下来，这就是我们所说的“马氏体转变不完全性”。追究M转变为什么会保留残余A？原因是M转变时，体积要膨胀，体积的膨胀使还没转变的A产生多向应力，因此阻止了A—>M，而保留下来A。 冷处理
残余A不仅降低淬火钢的硬度和耐磨性，而且在工件使用过程中，残余A会继续转变成M，使这就要求高精度的工件，如，精密丝杠，精密量具，精密轴承等。为了保证使工件形状，尺寸发生变化，影响工件的尺寸精度，用期间的精度，淬火工件冷却到室温后，在冷却到-78oC或-183oC，来最大限度消除残余A，达到增加硬度，耐磨性与尺寸稳定性的目的，这种处理成“冷处理”。 <回到篇头> 5-4 钢的退火与正火
一个零件的生产过程，是由许多道工序所组成，在生产工序中为了某一目的，还会穿插多次热处理，热处理可以分为两类：
预先热处理：消除前道工序造成的缺陷，为随后切削加工。最终热处理作准备；
最终热处理：使工件满足使用条件下的性能要求。 一.退火
完全退火，等温退火，扩散退火，球化退火，去应力退火，再结晶退火 退火的目的
1．降低钢件硬度，利于切削加工， HB=160~230，最适于切削加工，退火后HB恰在此中； 2．消除残余应力，稳定钢件尺寸并防止变形和开裂； 3．细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能； 4．为最终热处理（淬火，回火）做组织上的准备。 （一）.完全退火
是将亚共析碳钢加热到Ac3线以上约20~60oC，保温一定时间， 随炉缓慢冷却到600oC以下，然后出炉在空气中冷却。这种退火主要用于亚共析成分的碳钢和和金钢的铸件，锻件及 热扎型材，目的是细化晶粒，消除内应力与组织缺陷，降低硬度，提高塑性，为随后的切削加工和淬火做好准备，
上图是30钢的铸件完全退火前后性能比较F的晶粒尺寸越小，强度越高，塑性越高完全退火经加热，保温后，获得晶粒细小的单相A组织，必需以缓慢的冷却速度进行冷却，以保证奥氏体在珠光体的上部发生转变 （二）.等温退火
等温退火是为了保证A在珠光体转变区上部发生转变，因此冷却速度很缓慢，所需时间少则十几小时，多则数天，因此生产中常用等温退火来代替完全退火。等温退火加热与完全退火相同，但钢经A化后，等温退火以较快速度冷却到A1以下，等温应定时间，使奥氏体在等温中发生珠光体转变，然后再以较快速度冷至室温，等温退火时间短，效率高。 （三）.扩散退火（均匀化退火） 实用范围：合金钢铸锭和铸件。
目的：消除和金结晶是产生的枝晶偏析，使成分均匀，故而又称均匀化退火。
工艺：把铸锭或铸件加热到Ac1以上，大约1000~2000oC，保温10~15小时，再随炉冷却。 特点：高温长时间加热。
钢中合金元素含量越高，加热温度也越高，高温长时间加热又是造成组织过热又一原因，因此扩散退火后需要进行一次完全退火或正火来消除过热。 （四）.球化退火
使用范围：多用于共析或过共析成分的碳钢和合金钢。
目的：球化渗碳体，硬度下降，改善切削加工性能，为淬火做好准备。
工艺：将过共析钢加热到AC1以上约20~40°C保温一定时间，然后缓慢冷却到600°C以下出 炉空冷。 工艺特点：低温段时加热和缓慢冷却。
当加热温度超过AC1线后，渗碳体开始溶解，但又未完全溶解，此时片状渗碳体逐渐断开为
许多细小的链状或点状渗碳体，弥散发布在奥氏体基体上，同时由于低温短时加热，奥氏体成分也极不均匀，因此在以后缓冷或等温冷却的过程中，以原有的确细小深碳体质点为核心，在奥氏体富集的地方产生新核心，均匀形成颗粒状渗碳体。 （五）.去应力退火（低温退火）
目的：用于消除铸件，锻件，焊接件，冷冲压件以及机加工件中 的残余应力，这些残余应力在以后机加工或使用中潜在地会产生变形或开裂。工艺：将工件缓慢加热到600~650°C，保温一定的时间，然后随炉缓慢冷却到200°C再出炉空冷。 二．正火
将钢件加热到临界点（Ac3，Acm）以上，进行完全奥氏体化，然后在空气中冷却，这种热处理称正火，正火的目的与退火相同，只是温度高于退火，且在空气中冷却。 （一）.正火工艺：
正火的加热温度与钢的化学成分关系很大 低碳钢加热温度为Ac3以上100~150°C 中碳钢加热温度为Ac3以上50~100°C 高碳钢加热温度为Ac3以上30~50°C
保温时间与工件厚度和加热炉的形式有关，冷却既可采用空冷也可采 用吹风冷却，但注意工件冷却时不能堆放在一起，应散开放置。 （二）.正火后的组织与性能
正火实际上是退火的一种特殊情况，两者不同之处主要在于正火的冷却速度较退火快，因此有 伪共析组织。
分析这两张图可发现，组织中珠光体量增多，且珠光体层片变小。 表5-4 45钢的退火，正火状态的机械性能
状 态 ζb,MN/m2 δ5,% ζb,MN/m2 HB 退 火 650～700 15～20 40～60 ～150 正 火 700～800 15～20 50～80 ～200
通过这个表我们可以看到正火后的强度，硬度，韧性都比退火后的高,塑性并不降低。 （三）.正火的应用
正火与退火相似，有以下特点：正火钢的机械性能高，操作简便，生产周期短能量耗费少，因
此尽可能选用正火。 正火有以下几方面的应用 1.普通结构件的最终热处理；
正火可以消除铸造或锻造生产中的过热缺陷，细化组织，提高机械性能。
2.改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；
硬度在160~230HB的金属，易切削加工，金属硬度高，不但难以加工，而且刀具易磨损，能量耗费也大，硬度过低，加工又易粘刀，使刀具发热和磨损，且加工零件表面光洁度也很差。
阴影表示切削加工性能较好和低碳合金钢退火硬度一般都在160HB以下，且切削加工性不良，但选用正火（1点划线），由于珠光体量增加，片层间距变细，从而改善了切削加工性能。
3.作为中碳结构钢制作的较主要零件的预先热处理；
正火常用来为较重要零件进行预先热处理。例如，对中碳结构钢正火，可使一些不正常的组织变为正常组织，消除热加工所造成的组织缺陷，并且它对减小工件淬火变形与开裂提高淬火质量有积极作用。
4.消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备，这是因为正火冷却速度比较快，二次渗碳体来不及沿A晶界呈网状析出。
5.对一些大型或形复杂的零件，淬火可能有开裂的危险，正火也往往代替淬火，回火处理，作为这些零件的最终热处理。
<回到篇头> 5-5 钢的淬火 什么是钢的淬火？
首先将钢加热到临界点（Ａc3,Ac1）以上，经过一段时间的保温使钢奥氏体化，然后再以大于临界冷却速度Ｖk进行快速冷却，从而发生Ｍ转变的热处理工艺，称淬火。 淬火的目的？
为了获取Ｍ组织，它是强化钢材最主要的热处理方法。 提示：
Ｍ不是热处理所要求的最后组织，淬火后，钢材还要根据不同的需要，进行不同温度的回火，这样可使淬火Ｍ获取不同的组织，从而使淬火钢零件具有不同的机械性能，充分满足各种工具与零件的使用要求。 一．淬火工艺
（一）.淬火加热温度的选择 淬火温度的高低与钢的化学成分有关 亚共析钢 t＝Ac3+(30～70)°C 共析钢，过共析钢 t＝Ac1+(30～70)°C
亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化后淬火呢？
若加热温度选在Ac1～Ac3之间，组织中有一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由于铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢的淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度，同时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性能，加热Ac3以上太高也不行，钢的氧化脱