熱處理中的“四把火”:退火、正火、淬火、回火是人們所熟知的常規(guī)熱處理，正確、合理地安排它們在整個機械制造加工過程中的位置，對于改善鋼的切削加工性能，保證零件的質(zhì)量，滿足使用要求，具有重要意義。正火既可以作為最終熱處理，也可以作為預備熱處理，在機械制造業(yè)中應用極為廣泛。

根據(jù)GB/T1693-1997正火定義，正火(包括普通正火、二段正火及等溫正火)是將鋼件加熱至Ac3或Accm以上50～80℃(或30～50℃)，保持適當時間后在靜止或流動空氣中冷卻(二段正火冷至Ar1附近緩冷;等溫正火為快冷至珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度等溫以獲得P型組織，然后空冷)的工藝。

正火的加熱溫度根據(jù)常用鋼號的正火加熱溫度，保證加熱獲得奧氏體組織。保溫時間則要依據(jù)鋼材的種類、工件的尺寸、裝爐量、所選用的設備型號等多種因素確定。正火的冷卻在保證獲得技術(shù)要求(常為硬度)的情況下，更應強調(diào)必須獲得正常穩(wěn)定組織(珠光體產(chǎn)物)。正火工件的冷卻一般為空冷，大件正火也可采用風機冷卻、噴霧冷卻等，以獲得理想的效果。

操作時注意以下要點:

①正火溫度工藝規(guī)范相近的工件，允許同爐處理。

②對表面質(zhì)量要求高的工件加熱應采取防止氧化或脫碳的氣體保護措施。

③工件一般采用工作溫度或稍高于工作溫度裝爐。若互相重疊裝料，應相應延長保溫時間1/4。

④工件應均勻放置在爐膛有效工作區(qū)里。

⑤工件出爐后，應散開放置在干燥處空冷，不得將工件堆積，不得放在潮濕處。

1、一般正火

一般正火，通常稱為正火或?；?，即將亞共析鋼加熱到Ac3以上某一適宜溫度(一般為Ac3+30~50℃)，保溫一段時間，使鋼充分奧氏體化，形成細小奧氏體晶粒，消除上一道工序所造成的組織缺陷(粗大鐵素體晶粒、魏氏組織、帶狀組織等)，空冷后得到細小均勻的等軸鐵素體和珠光體組織，以改善鋼的力學性能及工藝性能。

目前，在熱軋低碳鋼低合金鋼板生產(chǎn)中所采取的正火處理，絕大部分是一般正火。

2、亞溫正火

亞溫正火，也叫亞臨界正火或相變區(qū)加熱正火，即將低碳合金鋼加熱到Ac1～Ac3之間某一溫度，保溫一定時間，使鋼部分奧氏體化，得到細小奧氏體和細小鐵索體組織，隨后空冷得到細小鐵索體晶粒和珠光體組織。

亞溫正火時，由于有相當一部分鐵素體沒有參與組織重結(jié)晶，所以不能消除上一道工序所造成的組織缺陷，因此亞溫正火只適用于沒有組織缺陷的控軋控冷鋼板和正火鋼板。這樣就出現(xiàn)了控軋控冷工藝與亞溫正火結(jié)合的綜合工藝以及一般正火和亞溫正火的兩次正火工藝。

亞溫正火略降低鋼板的強度性能，但可改善塑性和低溫沖擊韌性，對改善冷彎性能也有利。

3、強化正火

強化正火，也叫進行控制冷卻的正火，即把控制軋制后的控制冷卻原理應用于正火奧氏體化后的冷卻。

其工藝要點是：奧氏體化溫度與一般正火溫度相同，隨后進行噴水冷卻到550～700℃，中斷水冷后空冷，得到更細小的鐵素體和珠光體組織。由于轉(zhuǎn)變溫度降低，珠光體不僅細化，而且退化，珠光體量也有所增加，甚至有時會出現(xiàn)少量貝氏體組織。

組織的這些變化，與一般正火比較，提高了屈服強度和抗拉強度，使延伸率和沖擊韌性降低，但并不降低鋼板低溫沖擊韌性。對成份偏鋼號下限的鋼板或厚鋼板適合采用進行控制冷卻的正火。

4、進行高溫回火的正火

進行高溫回火的正火，對于化學成份偏鋼號上限的正火鋼板或者會出現(xiàn)貝氏體等中低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的正火鋼板，強度性能往往偏高，而塑性和韌性不合，正火后進行高溫回火，雖然強度略有降低，但可提高塑性、沖擊韌性，特別是低溫沖擊韌性和冷彎性能。

正火溫度基本上與一般正火溫度相同，回火溫度為620-680℃。正火后的高溫回火并不需要專用的回火爐，可在正火爐中進行，方法是：保持正火溫度進行快速回火;或?qū)⒄馉t溫度降至高溫回火溫度，在其中進行一般高溫回火。

5、多重正火

多重正火，又叫重復正火，有三種配合形式：兩次一般正火;一次一般正火和一次亞溫正火配合;一次高溫正火(Ac3+150～200℃)和一次一般正火配合。對低碳低合金鋼板主要采用前兩種多重正火。

6、在線正火

在線正火，也叫在線軋制余熱正火，就是將正火爐放在軋制流水線上，熱軋鋼板在進入正火爐之前冷卻到低于550℃，使鋼板進入正火爐之前從表面到中心發(fā)生過冷奧氏體轉(zhuǎn)變，從而保汪正火時發(fā)生組織重結(jié)晶，得到所要求的組織和性能。在線正火多進行一般正火。

7、形變正火

形變正火，形變正火控制軋制的主要作用是細化組織，改善鋼的性能，它的作用與正火的作用相同，多代替正火應用于低碳低合金鋼板，所以從廣義上也叫做形變正火。

真正的形變正火是將形變與正火結(jié)合起來的工藝。將低碳低合金鋼加熱到一般正火溫度(900-950℃)，在Ar3以上進行一定量的形變后空冷，在正火加熱時得到的細小奧氏體晶粒的基礎上通過形變在奧氏體晶粒中形成形變帶，從而進一步細化正火后鐵素體晶粒，提高鋼的強韌性。形變正火也叫NIC法。

8、在線軋制余熱形變正火

在線軋制余熱形變正火，也叫SHT法，其工藝要點是：熱軋鋼板在流水線上冷卻到550℃以下后，進入正火爐加熱到正火溫度(900-950℃)，出爐后在Ar3以上進行一定量的形變，隨后空冷，得到更細小的鐵索體和珠光體組織，從而提高鋼的強韌性。

正火處理的種類繁多，生產(chǎn)上選擇正火工藝時，應由鋼板的技術(shù)要求、生產(chǎn)中存在的問題、鋼的化學成份和生產(chǎn)條件決定。正火工藝參數(shù)的確定，除以上四個因素外，還要考慮鋼板的厚度。

1、用于低碳鋼

低碳鋼由于退火后硬度太低，切削加工時產(chǎn)生粘刀的現(xiàn)象，切削性能差，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預備熱處理。

2、用于中碳鋼

正火代替退火可提高零件的力學性能;一些受力不大的工件，正火可代替調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理，簡化熱處理工藝;也可作為用感應加熱方法進行表面淬火前的預備熱處理。

3、用于工具鋼、軸承鋼等

過共析鋼球化退火前進行一次正火，過共析鋼正火加熱到Acm以上，使原先呈網(wǎng)狀的滲碳體全部溶入到奧氏體，然后用較快的速度冷卻，抑制滲碳體在奧氏體晶界的析出，可以消除或抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。

4、用于球墨鑄鐵

得到珠光體基體，使硬度、強度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機、柴油機的曲軸、連桿等重要零件。

5、用于大型鍛件

可作為最后熱處理，從而避免淬火時較大的開裂傾向。

6、用于消除熱加工缺陷

中碳構(gòu)鋼鑄、鍛、扎件以及焊接件在加熱加工后易出現(xiàn)粗大晶粒等過熱缺陷和帶狀組織。通過正火處理可以消除這些缺陷組織，達到細化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應力的目的。例如，焊接件要求焊縫強度的零件用正火來改善焊縫組織，保證焊縫強度。

尤其是對于氣焊焊口采用正火加高溫回火熱處理，這是因為氣焊的焊縫及熱影響區(qū)的晶粒粗大，需要細化晶粒，故采用正火處理。然而單一的正火不能消除殘余應力，故需再加高溫回火以消除應力。

7、用于熱處理過程中返修零件的處理

例如零件淬火處理后產(chǎn)生過熱、硬度不足、軟點等缺陷時，可以通過正火處理，然后用重新淬火的方法予以補救。要求力學性能指標的結(jié)構(gòu)零件必須正火后進行調(diào)質(zhì)才能滿足力學性能要求。中、高合金鋼和大型鍛件正火后必須加高溫回火來消除正火時產(chǎn)生的內(nèi)應力。

1、網(wǎng)狀碳化物

產(chǎn)生原因：過共析鋼正火冷卻速度不夠快時，碳化物呈網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀分布在奧氏體晶界。這種缺陷多發(fā)生在截面尺寸較大的工件中。

對策：加快冷卻速度，采用鼓風冷卻、噴淋水冷等。

2、粗大魏氏組織

產(chǎn)生原因：加熱溫度過高，奧氏體晶粒粗大，冷速又較快的中碳鋼中常出現(xiàn)粗大魏氏組織，其鐵素體呈片狀按羽毛或三角形分布在原奧氏體晶粒內(nèi)。

對策：可通過完全退火或重新正火使晶粒細化。

3、帶狀組織

產(chǎn)生原因：亞共析鋼中的鐵素體和珠光體呈帶狀交替分布。鍛壓或軋制時，枝晶偏析沿變形方向呈條狀或帶狀分布。正火冷卻過程中，由于冷卻速度較慢，先在這些部位形成鐵素體，碳被排擠到枝干形成珠光體。

對策：加快正火冷卻速度，可減輕帶狀組織。

4、零件產(chǎn)生較大內(nèi)應力和變形

產(chǎn)生原因：零件形狀復雜，由于正火冷卻速度較快，使零件產(chǎn)生較大的內(nèi)應力和變形，甚至開裂。

對策：以采用退火為宜。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)品、新工藝不斷涌現(xiàn)，正火新工藝的利用也越來越多。例如，對于中厚板采用普通正火，雖然提高了鋼板的韌性，但是會降低強度，所以需要對正火處理進行調(diào)整。

為防止很多鋼板正火后強度大幅降低，目前國內(nèi)武鋼、重鋼、太鋼等都開發(fā)了正火+控制冷卻的工藝，利用爐后淬火機或簡易水冷設施等進行正火后弱水冷(水霧等)的工藝，可較好地彌補鋼板的強度損失，依據(jù)太鋼經(jīng)驗，鋼板強度可提高10MPa。

對于控制冷卻后鋼板性能波動較大的鋼種或ASTM(美國材料與試驗協(xié)會)中規(guī)定正火后加速冷卻必須回火的鋼種還可應用正火+控冷+回火工藝。

再如，汽車滲碳齒輪鋼鍛坯傳統(tǒng)的預備熱處理是普通正火，鑒于普通正火處理，因鋼材成分波動和季節(jié)環(huán)境變化，使正火鋼件切削性能惡化，出現(xiàn)打刀、燒刀現(xiàn)象，并使齒輪切削加工殘余應力加大，從而不僅加大齒輪生產(chǎn)成本，而且破壞了滲碳后淬火后的變形規(guī)律，使變形增大，增大了運行時的噪聲，成為滲碳齒輪生產(chǎn)中的老大難問題。

1994年長春工業(yè)大學研發(fā)了我國第一代等溫正火生產(chǎn)線，并成功處理出一汽大眾德方認可的合格生產(chǎn)線。此后，等溫正火被不斷研究、改進和推廣，已成為我國滲碳齒輪鋼鍛坯的主導工藝。

目前，又出現(xiàn)了以鑄、鍛、扎余熱進行等溫正火的新工藝。它可以取代普通正火和等溫正火處理，不僅可節(jié)省能源和縮短生產(chǎn)周期，而且產(chǎn)品質(zhì)量還大幅度提高，提高了切削加工精度，又延長了齒輪刀具的使用壽命，并使齒輪最終成品變形減小且規(guī)律穩(wěn)定，顯著降低車輛運行的機械噪聲而提高整車質(zhì)量。

在熱處理領域中操作者的技術(shù)水平和責任心是非常重要的，因此，作為熱處理技術(shù)人員要多學習先進的科學技術(shù)，努力提高自身素質(zhì)和技術(shù)水平，使熱處理更充分發(fā)揮材料的性能潛力，延長零件的使用壽命，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。