一、退火热处理（退火）
1. 定义
将钢材加热至临界温度以上 / 以下，保温足够时间，极缓慢随炉冷却，获得接近平衡组织的热处理工艺。
2. 分类与工艺
完全退火
工艺：Ac3 以上 30～50℃保温，炉冷至 500℃出炉空冷
适用：亚共析钢锻件、铸件、热轧毛坯
作用：细化粗大晶粒、降低硬度、消除锻造内应力，方便切削加工
球化退火
工艺：Ac1 上下反复保温缓冷
适用：高碳钢、轴承钢、工具钢
作用：片状渗碳体变为球状，大幅降低硬度，防止淬火开裂
去应力退火（低温退火）
工艺：500～650℃，低于 Ac1，保温缓冷
适用：焊接件、冲压件、粗加工件
作用：消除加工 / 焊接残余应力，不变更金相组织
3. 核心特点
冷却较慢、硬度较低、塑性较好；工序多用于毛坯预处理。
二、正火热处理（正火）
1. 定义
加热至 Ac3/Acm 以上 30～80℃充分保温，出炉空冷（空气冷却，冷却速度比退火快）。
2. 工艺参数
亚共析钢：Ac3+50℃
过共析钢：Acm+50℃
冷却：静止 / 吹风空冷，不随炉
3. 作用与适用
细化晶粒，组织均匀化，消除网状渗碳体（高碳钢）；
硬度、强度高于退火，切削性能优于退火；
替代完全退火，生产效率更高（不用长时间炉冷）；
作为中低碳钢最终热处理，或淬火前预备热处理。
4. 对比退火
冷却更快→强度硬度更高、内应力略大，工期短、成本低。
三、调质热处理（淬火 + 高温回火复合工艺）
1. 定义
两道工序组合：淬火（快速冷却）+ 500～650℃高温回火，统称调质。
2. 完整工艺
淬火：加热 Ac3 以上保温，水 / 油快速冷却，得到高硬度马氏体；
高温回火：500～650℃保温后空冷，得到回火索氏体。
3. 性能特点
高强度 + 良好塑性韧性，综合力学性能较优，无明显脆性。
4. 适用材料与零件
材料：中碳钢、中碳合金钢（45#、40Cr、42CrMo）
零件：轴类、齿轮、连杆、螺栓、主轴等承受交变载荷、冲击的结构件
5. 区分
只淬火：硬而脆；
调质 = 淬火 + 高温回火，兼顾强韧；
低温回火（150～200℃）：只保高硬度，用于刀具、轴承，不属于调质。
四、渗碳热处理（化学表面热处理）
1. 定义
低碳钢 / 低碳合金钢在富碳介质中高温保温，碳原子渗入工件表层，表层增碳后再进行淬火 + 低温回火，实现表面硬耐磨、心部韧耐冲击。
2. 工艺流程
渗碳：900～950℃，气体 / 固体 / 液体渗碳，表层碳含量提升至 0.8%～1.05%；
直接淬火 / 一次加热淬火；
低温回火 160～200℃，消除淬火应力。
3. 组织与性能
表层：高碳回火马氏体，高硬度 HRC58～64，耐磨、抗接触疲劳；
心部：低碳回火马氏体 / 铁素体，韧性好，抗冲击不易断。
4. 适用材料与零件
材料：低碳钢 / 低碳合金钢（20#、20Cr、20CrMnTi）
零件：汽车齿轮、链轮、活塞销、轴承、凸轮（表面摩擦、承受冲击载荷件）
5. 同类区分
渗碳只适用于低碳钢；中高碳钢一般用氮化、高频淬火做表面强化。
四大工艺核心对比表
表格
| 工艺 | 核心流程 | 冷却方式 | 核心组织 | 核心性能 | 典型用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 退火 | 加热保温 + 极慢炉冷 | 随炉缓冷 | 珠光体 / 铁素体（平衡组织） | 低硬度、高塑性、去应力 | 毛坯软化、消除锻造应力 |
| 正火 | 高温保温 + 出炉空冷 | 空气冷却 | 细珠光体 | 强度中等，易切削，效率高 | 预备热处理、普通小件最终处理 |
| 调质 | 淬火 + 500~650℃高温回火 | 淬火快冷 + 回火空冷 | 回火索氏体 | 强韧性综合较优 | 受力轴、连杆、结构件 |
| 渗碳 | 900℃渗碳 + 淬火 + 低温回火 | 渗碳缓冷 + 淬火快冷 | 表层高碳马氏体，心部低碳韧性组织 | 表面硬耐磨，心部抗冲击 | 传动齿轮、耐磨冲击零件 |
选用简单总结
毛坯太硬、难加工、有锻造应力 → 退火；
想细化晶粒、缩短工期、替代退火 → 正火；
零件受拉力、扭转、冲击，要整体强韧 → 调质；
零件表面摩擦磨损、同时承受冲击，要求表硬心韧 → 渗碳。
