⑶加热温度和时间 奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则碳化物的溶解愈完全，奥氏体成分愈均匀，同时晶粒愈粗大，晶界面积愈小。这一切都有利于降低奥氏体分解时的生核率，增长转变的孕育期，使C曲线右移。
图1.18 合金元素对碳钢C曲线的影响（a）Ni的影响；（b）Cr的影响；（c）W的影响
1.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变
1.2.2.1 过冷奥氏体的连续冷却转变曲线
生产中较多的情况是采用连续冷却，所以钢的连续冷却转变曲线(或CCT曲线)更有实际意义。为此，将钢加热到奥氏体状态，以不同速度冷却，测出其奥氏体转变开始点和终了点的温度和时间，并标在温度一时间（对数）坐标系中，分别连结开始点和终了点，即可得到连续冷却转变曲线(图1.19)。图中，Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf为转变终了线，两线之间为转变的过渡区。KK′线为转变的中止线，当冷却到达此线时，过冷奥氏体中止转变。
由图可知，共析钢以大于Vk的速度冷却时，由于遇不到珠光体转变线，得到的组织为马氏体，这个冷却速度称为上临界冷却速度。Vk愈小，钢越易得到马氏体。冷却速度小于
Vk′时，钢将全部转变为珠光体。Vk′称为下临界冷却速度。Vk′愈小，退火所需的时间愈长。冷却速度处于Vk-Vk′之间（例如油冷）时，在到达KK′线之前，奥氏体部分转变为珠光体，从KK′线到Ms点，剩余的奥氏体停止转变，直到Ms点以下时，才开始转变成马氏体，过Mf点后马氏体转变完成。
连续冷却转变曲线和等温转变曲线的比较
在图1.20中，实线为共析钢的等温转变曲线，虚线为连续冷却转变曲线。由图可知： ① 连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方，表明连续冷却时，奥氏体完成珠光体转变的温度要低些，时间要长一些。根据实验，等温转变的临界冷却速度大约为连续冷却转变的1.5倍。
② 连续冷却转变曲线中没有奥氏体转变为贝氏体的部分，所以共析碳钢在连续冷却时得不到贝氏体组织，贝氏体组织只能在等温处理时得到。
图1.19 共析钢的连续冷却转变曲线（示意图） 图1.20共析钢的等温转变曲线和连续冷却转变曲线
的比较及转变组织
1.2.2.2 连续冷却转变曲线和等温转变曲线的应用
连续冷却转变曲线可直接用于制定热处理工艺规范但由于等温转变曲线比较容易测定，也能较好地说明连续冷却时的组织转变，所以应用都很广泛．而后者应用更多些。
图1.19中，V1、V2、V3、V4和V5为共析钢的五种连续冷却速度的冷却曲线。V1相当于在炉内冷却时的情况（退火），与C曲线相交在700-650℃范围内，转变产物为珠光体。V2和V3相当于两种不同速度空冷时的情况（正火），与C曲线相交于650℃-600℃，转变产物为细珠光体（索氏体和屈氏体）。V4相当于油冷时的情况（油中淬火），在达到550℃以前与C曲线的转变开始线相交，并通过Ms线，转变产物为屈氏体、马氏体和残余奥氏体。V5相当于水冷时的情况（水中淬火），不与C曲线相交，直接通过Ms线冷却至室温，转变产物
为马氏体和残余奥氏体。
上述根据C曲线分析的结果，与根据CCT曲线分析的结果是一致的（见图1.20中各冷却速度曲线与CCT曲线的关系）。
1.3 钢的整体热处理
1.3.1退火
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。
根据处理的目的和要求不同，钢的退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等等。各种退火的加热温度范围和工艺曲线如图1.21所示。
图1.21 碳钢各种退火和正火工艺规范示意图
（1） 完全退火
完全退火又称重结晶退火，是把钢加热至Ac3以上20-30℃，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却），以获得接近平衡组织的热处理工艺。所谓“完全”，是指退火加热时钢的组织全部发生重结晶，获得完全的奥氏体组织。
完全退火的目的在于通过完全重结晶，使热工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能。由于冷却速度缓慢，一般还可以消除内应力。
45钢经锻造及完全退火后的性能见表1-2；组织见图1.22。
表1-2 45钢锻造后与完全退火后的机械性能比较
状态 锻造后 完全退火后
ζb,MN/m2 650-750 600-700
ζs,MN/m2 300-400 300-350
δ5,% 5-15 15-20
Ψ,% 20-40 40-50
αk,kJ/m2 200-400 400-600
HB ≤229 ≤207
图1.22 45钢锻后及完全退火后的显微组织，300×
完全退火主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用，因为加热到Accm以上慢冷时，二次渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的韧性大大下降．并可能在以后的热处理中引起裂纹。
（2） 等温退火
等温退火是将钢件或毛坏加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后缓慢冷却的热处理工艺。
等温退火的温度应根据要求的组织和性能，由被处理钢的C曲线来确定。温度距A1愈近，获得的珠光体组织愈粗，钢的硬度也愈低；反之，则硬度愈高。
等温退火的目的与完全退火相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织；对于奥氏体较稳定的合金钢，常可大大缩短退火时间。图1.23所示为高速钢普通退火与等温退火的比较。
（3） 球化退火
图1.23 高速钢的等温退火与普通退火工艺曲线 图1.24 T12钢球化退火后的显微组织
球化退火为使钢中碳化物球状化的热处理工艺。球化退火主要用于过共析钢，如工具钢、滚珠轴承钢等，目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前用正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后的淬火作组织准备。
图1.24为T12钢球化退火后的显微组织：在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。
球化退火一般采用随炉加热，加热温度略高于Ac3，以便保留较多的未溶碳化物粒子或
较大的奥氏体中碳浓度分布的不均匀性，促进球状碳化物的形成。若加热温度过高，二次渗碳体易在慢冷时以网状的形式析出。球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化。保温后随炉冷却，在通过Ar1温度范围时，应足够缓慢，以使奥氏体进行共析转变时，以未溶渗碳体粒子为核心形成粒状惨碳体。
（4） 扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织的不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。
扩散退火的加热温度一般选定在钢的熔点以下100-200℃，促温时间一般为10-15小时。加热温度提高时，扩散时间可以缩短。
扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。 （5） 去应力退火
为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为500-650℃)保温，然后随炉冷却。这种处理可以消除内应力约50-80％，不引起组织变化。
1.3.2 正火(常化)
钢材或钢件加热到Ac3（对于亚共析钢）和Accm（对于过共析钢）以上30-50℃，保温适当的时间后，在自由流动的空气中均匀冷却，得到珠光体类组织（一般为索氏体）的热处理工艺称为正火。加热到Ac3以上100-150℃的正火为高温正火。
正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快些，目的是使钢的组织正常化，所以亦称常化处理，一般应用于以下方面：
（1）作为最终热处理 可以细化奥氏体晶粒，使组织均匀化；减少亚共析钢中铁素体的含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以正火作为最终热处理。
（2）作为预先热处理 截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行正火，以消除魏氏体组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于过共析钢可减少二次渗碳量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
（3）改善切削加工性能 低碳钢或低碳合金钢退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。
正火和完全退火相比，能获得更高的强度和硬度，生产周期较短，设备利用率较高，节约能源，成本较低，因此得到了广泛的应用。
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