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金属热处理是通过一系列加热、保温、冷却使金属内部组织结构发生改变，以获得不同组织性能，从而适用于不同工业生产中的工艺要求[4]。其中：
将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺成为退火。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。
正火是将刚材或钢件加热到Ac1或Acm以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火的目的是获得一定的硬度、细化晶粒，并获得比较均匀的组织和性能。
把钢加热到临界点Ac1或Acm以上，保温并随之以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体的热处理工艺方法称为淬火[6]。
淬火的目的是为了提高工具、渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；此外，还有一部分工件是为了改善钢的物理和化学性能，如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除第二相，从而改善其耐蚀性等。
回火的目的是减或消除淬火应力，提高韧性和塑形，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。
其中，淬火是热处理过程中最重要的工序，根据上述淬火的含义，实现淬火过程的必要条件是加热温度必须高于临界点以上（亚共析钢Ac3，过共析钢Ac1），以获得奥氏体组织，其后的冷却速度必须大于临界冷却速度，而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体，后者是淬火的本质。
1.2.1 淬火加热方式
淬火一般是最终热处理工序，因此，应采用保护气氛加热或真空加热，只有一些毛坯或棒料的调质处理（淬火、高温回火）可以在普通空气介质中加热。
1.2.2 淬火加热温度
钢的淬火加热温度主要由钢的化学成分和所要求的淬火组织来确定。淬火组织应是细小的马氏体，残余奥氏体尽可能少，不能残存未溶的先共析铁素体。这主要是根据钢的相变点来确定的，根据图2.1，对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+(30~50℃)，过共析钢则为Ac1+(30~50℃)。之所以这样确定，因为对亚共析钢来说，若加热温度低于Ac3，则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成，淬火冷却后铁素体保存下来，使得零件淬火后硬度不均匀，强度和硬度降低。比Ac3点高30~50℃是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到Ac3点以上的温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀而奥氏体晶粒又不至于粗大。在实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳含量为下限，当装炉量较多，欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限；若工件形状复杂，变形要求严格等要采用温度下限[5]。
图2.1 碳钢淬火加热温度范围
1.2.3 淬火保温时间
淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间，因此，淬火加热时间包括升温和保温两段时间。一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热时间。
在具体生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，通过试验最终确定。常用经验公式
τ=α•K•D （2.1）
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