正火

正火，又稱常化，是將工件加熱至A（A是指加熱時自由鐵素體全部轉變為奧氏體的終了溫度，一般是從727℃到912℃之間）或A（A是實際加熱中過共析鋼完全奧氏體化的臨界溫度線）以上30~50℃，保溫一段時間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風冷卻的金屬熱處理工藝。其目的是在於使晶粒細化和碳化物分佈均勻化。正火與退火的不同點是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細一些，其機械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不佔用設備，生產率較高，因此生產中儘可能採用正火來代替退火。對於形狀複雜的重要鍛件，在正火后還需進行高溫回火（550-650℃）高溫回火的目的在於消除正火冷卻時產生的應力，提高韌性和塑性。

正火的主要應用範圍有：

①用於低碳鋼，正火后硬度略高於退火，韌性也較好，可作為切削加工的預處理。

②用於中碳鋼，可代替調質處理（淬火+高溫回火）作為最後熱處理，也可作為用感應加熱方法進行表面淬火前的預備處理。

③用於工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。

④用於鑄鋼件，可以細化鑄態組織，改善切削加工性能。

⑤用於大型鍛件，可作為最後熱處理，從而避免淬火時較大的開裂傾向。

⑥用於球墨鑄鐵，使硬度、強度、耐磨性得到提高，如用於製造汽車、拖拉機、柴油機的曲軸、連桿等重要零件。

⑦過共析鋼球化退火前進行一次正火，可消除網狀二次滲碳體，以保證球化退火時滲碳體全部球粒化。

正火后的組織：亞共析鋼為鐵素體+珠光體，共析鋼為珠光體，過共析鋼為珠光體+二次滲碳體，且為不連續。

正火主要用於鋼鐵工件。一般鋼鐵正火與退火相似，但冷卻速度稍大，組織較細。有些臨界冷卻速度很小的鋼，在空氣中冷卻就可以使奧氏體轉變為馬氏體，這種處理不屬於正火性質，而稱為空冷淬火。與此相反，一些用臨界冷卻速度較大的鋼製作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到馬氏體，淬火的效果接近正火。鋼正火后的硬度比退火高。正火時不必像退火那樣使工件隨爐冷卻，佔用爐子時間短，生產效率高，所以在生產中一般儘可能用正火代替退火。對於含碳量低於0.25%的低碳鋼，正火后達到的硬度適中，比退火更便於切削加工，一般均採用正火為切削加工作準備。對含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼，正火后也可以滿足切削加工的要求。對於用這類鋼製作的輕載荷零件，正火還可以作為最終熱處理。高碳工具鋼和軸承鋼正火是為了消除組織中的網狀碳化物，為球化退火作組織準備。

普通結構零件的最終熱處理，由於正火后工件比退火狀態具有更好的綜合力學性能，對於一些受力不大、性能要求不高的普通結構零件可將正火作為最終熱處理，以減少工序、節約能源、提高生產效率。此外，對某些大型的或形狀較複雜的零件，當淬火有開裂的危險時，正火往往可以代替淬火、回火處理，作為最終熱處理。

（1）去除材料的內應力

（2）調整材料的硬度（一般為提高），塑性略降低

這樣是為了接下來的加工做準備。和退火差不多的作用，只是為了提高效率，降低成本。

（1）正火的冷卻速度較退火快，得到的珠光體組織的片層間距較小，珠光體更為細薄，目的是使鋼的組織正常化，所以亦稱常化處理。例如，含碳小於0.4%時，可用正火代替完全退火。

（2）正火和完全退火相比，能獲得更高的強度和硬度。

（3）正火生產周期較短，設備利用率較高，節約能源，成本較低，因此得到了廣泛的應用。

退火與正火屬於同一類型熱處理。在實際生產中，退火與正火的選擇主要從以下三個方面來考慮。

1.從切削加工性考慮

金屬的切削加工性能，包括硬度、切屑脆性、加工表面粗糙度及對刀具的磨損等。一般說來，金屬的硬度在170-230HBW範圍內，切削性能較好。硬度過高，不但難以加工，而且使刀具很快磨損；硬度過低，切削時易造成粘刀及切屑纏繞，降低刀其壽命，且切削表面粗糙。在一般生產中，低，中碳結構鋼以正火作為預備熱處理較為合適，高碳結構鋼（如軸承鋼）和工具鋼則以退火（球化退火）為好。對於合金鋼，由於含有合金元素，鋼的硬度有所提高，所以在大多數情況下，中碳以上的合金鋼常選用退火。

2.從使用性能考慮

如果對鋼件的性能要求不太高，可採用正火作為最終熱處理。但如果零件尺寸較大或形狀較複雜，正火有可能使零件產生較大的殘餘力或變形、開裂，這時應選擇退火對力學性能要求較高，必頻進行淬火+回火最終熱處理零件，從減少變形和開裂的傾向性來說、預備熱處理應選用退火。

3.從經濟上考慮

正火比退火生產周期短，且操作簡便。放在可能條件下，特別是在大批量生產時應優先考慮以正火代替退火。

鋼的熱處理種類分為整體熱處理和表面熱處理兩大類。常用的整體熱處理有退火，正火、淬火和回火；表面熱處理可分為表面淬火與化學熱處理兩類。

正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上30-50℃,保溫適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。正火的主要目的是細化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態的組織。

正火與退火工藝相比，其主要區別是正火的冷卻速度稍快，所以正火熱處理的生產周期短。故退火與正火同樣能達到零件性能要求時，儘可能選用正火。大部分中、低碳鋼的坯料一般都採用正火熱處理。一般合金鋼坯料常採用退火，若用正火，由於冷卻速度較快，使其正火后硬度較高，不利於切削加工。

（1）作為最終熱處理：

1）可以細化奧氏體晶粒，使組織均勻化。

2）減少亞共析鋼中鐵素體的含量，使珠光體含量增多並細化，從而提高鋼的強度、硬度和韌性。

3）對於普通結構鋼零件，如含碳0.4%～0.7%時，並且力學性能要求不很高時，可以正火作為最終熱處理。

4）為改善一些鋼種的板材、管材、帶材和型鋼的力學性能，可將正火作為最終熱處理。

（2）作為預先熱處理：

1）截面較大的合金結構鋼件，在淬火或調質處理（淬火加高溫回火）前常進行正火，以消除魏氏組織和帶狀組織，並獲得細小而均勻的組織。

2）對於過共析鋼可減少二次滲碳體量，並使其不形成連續網狀，為球化退火作組織

準備。

3）對於大型鍛件和較大截面的鋼材，可先正火而為淬火作好組織準備。

（3）改善切削加工性能：低碳鋼或低碳合金鋼退火后硬度太低，不便於切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。

（4）改善和細化鑄鋼件的鑄態組織。

（5）對某些大型、重型鋼件或形狀複雜、截面有急劇變化的鋼件，若採用淬火的急冷將發生嚴重變形或開裂，在保證性能的前提下可用正火代替淬火。