专题六 热处理基础、退火与正火（讲义） 四川省对口招生《金属加工基础》（机工版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据四川省（对口招生）智能制造类专业考试标准及《金属加工基础》编写，围绕考点解读、思维导图、知识梳理、背诵、常考题、高考模拟、课堂练习和课堂小结组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 四川省智能制造类 《金属加工基础》考纲讲练测 专题六 热处理基础、退火与正火 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解热处理的概念及退火、正火等常用热处理方法。 二、微目标拆解 能说出钢的热处理概念和加热、保温、冷却三个基本环节，说明热处理改变组织与性能的作用。 能说出退火的概念和共同目的，区分完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火和均匀化退火。 能说出正火的概念、目的和工艺特点，比较正火与退火的冷却方式、组织性能和生产效率。 能根据钢的含碳量、原始组织及加工问题，选择适当的退火或正火预备热处理。 能识读网状二次渗碳体、球状珠光体和碳化物球化过程图，并联系工艺目的作出判断。 三、考情提示 概念与顺序：常考热处理定义、加热—保温—冷却顺序，以及组织变化与性能改善的关系。 方法辨析：依据冷却方式区分退火与正火，依据处理目的区分完全、球化、等温、去应力和均匀化退火。 比较选用：正火冷却较快、组织较细、硬度略高；低碳钢改善切削常选正火，高碳钢充分软化常选球化退火。 生产情境：能根据成分偏析、焊接残余应力、网状碳化物、切削粘刀等问题选择工艺。 组织识图：从连续网状碳化物、球状碳化物和球化过程图判断组织特征、处理目的与工序衔接。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 热处理的概念、基本过程与作用 【知识再现】钢的热处理是把钢在固态范围内进行适当加热、保温和冷却，以改变内部组织并获得所需性能的工艺方法。 【讲解】热处理通常不以改变工件的形状和尺寸为直接目的，而是通过组织变化改善性能。一个完整热处理过程通常包括加热、保温和冷却三个基本环节；加热温度、保温时间和冷却方式共同影响处理结果。同一种钢采用不同热处理工艺，可以获得不同的组织和性能。 【易错提醒】热处理改变的重点是内部组织和性能，不能把它与以改变外形为主要目的的铸造、锻压或切削加工混同。工艺顺序应为加热、保温、冷却。 1. 钢件热处理的三个基本环节依次是（ ）。 A. 冷却、保温、加热 B. 保温、加热、冷却 C. 加热、保温、冷却 D. 加热、冷却、保温 【答案】C 【解析】完整热处理过程通常依次经历加热、保温和冷却。 2. 图中碳化物形态在处理过程中发生变化，说明该热处理主要用于直接加工出工件的几何外形。 碳化物形态变化示意（从左至右） 【答案】× 【解析】热处理主要通过改变内部组织获得所需性能，不以直接改变几何形状为主要目的。 知识点2 退火的概念、特点与共同目的 【知识再现】退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 【讲解】退火通常采用炉冷等缓慢冷却方式。不同退火方法可分别用于降低硬度、改善切削加工性能，细化或均匀组织，消除残余应力，并为后续淬火等工序作组织准备。退火多作为预备热处理，例如图示机床齿轮的工艺可先安排锻造，再安排退火或正火，随后进行粗加工。 图6-1 用于分析预备热处理工序的机床齿轮 【易错提醒】一般退火以缓慢冷却为特点，但等温退火在等温转变完成后也可空冷；不能只凭最后一步空冷就判定为正火。不同退火方法要结合材料和工艺目的选用。 3. 高碳钢毛坯硬度偏高，计划获得图示球状碳化物组织以改善切削。应优先考虑的工艺类别是（ ）。 钢的显微组织 A. 退火 B. 渗碳 C. 低温回火 D. 表面淬火 【答案】A 【解析】退火可降低硬度、改善切削加工性能，并为后续处理作组织准备。 4. 退火通常采用炉冷等方式使工件____冷却。 【答案】缓慢 【解析】缓慢冷却是退火区别于正火的重要工艺特征。 知识点3 完全退火、等温退火与均匀化退火 【知识再现】完全退火主要用于亚共析钢；等温退火可缩短退火时间并获得较均匀的组织与性能；均匀化退火用于减少化学成分偏析和组织不均匀。 【讲解】完全退火通过适当加热、保温和缓冷，使组织细化并降低硬度，适合中碳钢和低、中碳合金钢的铸件、锻件及热轧件。等温退火在加热保温后较快冷到珠光体转变温度等温，再空冷，目的与完全退火基本相同，但周期较短。均匀化退火采用较高温度和较长保温，主要处理质量要求较高、存在成分偏析的合金钢铸锭、铸件和锻坯。这里的亚共析钢是含碳量低于共析成分的钢，共析钢和过共析钢分别对应共析成分和高于共析成分的钢；本专题重在理解其退火方法的选用。 【易错提醒】完全退火不适用于所有钢；球化退火才是共析钢、过共析钢常用的预备热处理。均匀化退火解决的是成分和组织不均匀，不是一般焊接残余应力问题。 5. 质量要求较高的合金钢铸锭存在明显成分偏析，宜采用（ ）。 A. 完全退火 B. 均匀化退火 C. 低温回火 D. 去应力退火 【答案】B 【解析】均匀化退火的主要目的，是减少化学成分偏析和组织不均匀。 6. 与完全退火目的基本相同，但可缩短处理时间并获得较均匀组织的是（ ）。 A. 等温退火 B. 去应力退火 C. 正火 D. 表面淬火 【答案】A 【解析】等温退火通过等温转变缩短退火周期。 知识点4 球化退火与去应力退火 【知识再现】球化退火使碳化物球状化，主要用于共析钢和过共析钢；去应力退火主要消除铸、锻、焊和切削加工产生的残余应力。 【讲解】球化退火后，球状碳化物分布在铁素体基体上，形成球状珠光体，可降低高碳钢硬度、改善切削加工性能，并为淬火作组织准备。图示依次展示网状二次渗碳体、球状珠光体及片状渗碳体从局部溶解、溶断到球状化的过程。去应力退火在临界温度以下加热，过程中不发生相变，主要用于减小残余应力和稳定尺寸。 图6-2 网状二次渗碳体组织特征 图6-3 球化退火后的球状珠光体组织 图6-4 片状碳化物逐步球化过程 【易错提醒】钢的球化退火使碳化物球状化；球墨铸铁的球化处理改变的是石墨形态，两者不能混同。去应力退火主要减小残余应力，不以碳化物球状化为目的。 7. 观察显微组织图，碳化物呈细小球状、较均匀分布。该组织最符合（ ）。 钢的显微组织 A. 球化退火后的球状珠光体 B. 铸态枝晶 C. 正火后的细片状珠光体 D. 淬火马氏体 【答案】A 【解析】图中颗粒状碳化物分布在基体上，是球状珠光体的典型形貌。 8. 焊接机架需要减小残余应力并稳定尺寸，宜采用（ ）。 A. 完全退火 B. 正火 C. 去应力退火 D. 球化退火 【答案】C 【解析】去应力退火专门用于消除焊接等加工过程形成的残余应力。 知识点5 正火及退火与正火的选用 【知识再现】正火是把钢加热至奥氏体化并保温后，在空气中冷却的热处理工艺。对同一种常用钢，正火与常规完全退火相比，冷却较快，组织通常较细，强度和硬度通常略高。 【讲解】正火可细化晶粒、提高硬度、消除网状碳化物，并为切削加工、球化退火或淬火等后续工序作组织准备。低碳钢退火后硬度可能偏低而产生粘刀，常用正火改善切削加工性能；中、高碳钢和合金钢需要降低硬度时，通常选用退火。退火和正火都可作预备热处理，选择时应综合材料成分、原始组织、所需硬度和生产效率。奥氏体化是加热时形成奥氏体组织的过程。正火也可作为某些普通结构件的最终热处理，不能把它限定为预备热处理。 【易错提醒】正火并不总比退火好。正火冷却较快、硬度较高；当工件需要充分软化或消除残余应力时，应根据目的选择相应退火方法。 9. 低碳钢退火后硬度过低、切削时容易粘刀，宜改用（ ）。 A. 均匀化退火 B. 去应力退火 C. 球化退火 D. 正火 【答案】D 【解析】正火后的硬度通常略高，可改善低碳钢的切削加工性能。 10. 观察图示组织，晶界处存在连续网状二次渗碳体。为后续球化退火作准备，宜先（ ）。 钢的显微组织 A. 时效 B. 低温回火 C. 正火 D. 去应力退火 【答案】C 【解析】正火可消除过共析钢中的网状碳化物，为球化退火作组织准备。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 什么是钢的热处理？ 【答案】把钢在固态范围内进行适当加热、保温和冷却，以改变内部组织并获得所需性能的工艺方法。 【解析】定义中的关键是固态、组织变化和性能改善。 2. 热处理的三个基本环节是什么？ 【答案】加热、保温和冷却。 【解析】三个环节按工艺顺序排列。 3. 什么是退火？ 【答案】把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 【解析】缓慢冷却是退火的典型特征。 4. 退火的共同目的有哪些？ 【答案】降低硬度、改善切削加工性能，细化或均匀组织，消除残余应力，并为后续热处理作组织准备。 【解析】具体退火方法各有侧重。 5. 完全退火主要适用于哪类钢？ 【答案】主要适用于亚共析钢。 【解析】常用于中碳钢和低、中碳合金钢的铸件、锻件及热轧件。 6. 球化退火的主要目的和适用对象是什么？ 【答案】使碳化物球状化，降低硬度、改善切削加工性能，主要用于共析钢和过共析钢。 【解析】常见对象包括高碳工具钢、量具和轴承件等。 7. 去应力退火的主要目的是什么？ 【答案】消除残余应力，减小变形并稳定工件的形状和尺寸。 【解析】其加热温度低于，过程中不发生相变。 8. 均匀化退火主要解决什么问题？ 【答案】减少化学成分偏析和组织不均匀。 【解析】主要用于质量要求较高的合金钢铸锭、铸件和锻坯。 9. 什么是正火？ 【答案】把工件加热至奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 【解析】空气中冷却是正火的关键特征。 10. 正火与退火相比有哪些主要特点？ 【答案】正火冷却较快，所得组织较细，强度和硬度通常略高，生产周期较短、效率较高。 【解析】比较时抓住冷却方式、组织性能和生产效率。 11. 低碳钢为改善切削加工性能常选哪种预备热处理？ 【答案】正火。 【解析】低碳钢退火后可能过软并产生粘刀，正火可适当提高硬度。 12. 退火或正火作为预备热处理通常安排在什么位置？ 【答案】通常安排在毛坯成形之后、粗加工之前。 【解析】其目的是为后续切削和最终热处理准备合适组织。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 图示机床齿轮锻造后准备粗加工，下列工艺中通常用作预备热处理的是（ ）。 机床齿轮示意 A. 氮化 B. 渗碳 C. 表面淬火 D. 退火或正火 【答案】D 【解析】退火和正火常用于改善切削加工性能并为后续工序作组织准备。 2. 观察图示，从片状碳化物逐步形成球状碳化物的过程属于（ ）。 碳化物形态变化示意（从左至右） A. 完全退火 B. 正火 C. 淬火 D. 球化退火 【答案】D 【解析】图中显示片状碳化物溶断并逐渐球化，是球化退火的组织变化。 3. 对同一种常用钢，正火与常规完全退火相比，通常正确的有（ ）。 A. 冷却速度较快 B. 所得组织较细 C. 一定获得球状珠光体 D. 强度和硬度略高 【答案】ABD 【解析】正火空冷通常比退火炉冷快，组织较细、强度和硬度略高；球状珠光体是球化退火的典型组织。 4. 图中碳化物的形态由片状变为球状，体现了热处理通过改变内部____来调整性能。 碳化物形态变化示意（从左至右） 【答案】组织 【解析】热处理的核心是通过组织变化调整性能。 5. 去应力退火在以下加热，主要用于减小残余应力和稳定尺寸。 【答案】√ 【解析】该表述符合去应力退火的工艺特点和目的。 6. 低碳钢切削时出现粘刀、表面质量较差，预备热处理宜选（ ）。 A. 去应力退火 B. 球化退火 C. 均匀化退火 D. 正火 【答案】D 【解析】低碳钢正火后硬度适当提高，可改善切削加工性能。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按四川省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 某焊接床身要求降低残余应力且尽量避免明显改变组织，宜采用（ ）。 A. 球化退火 B. 正火 C. 完全退火 D. 去应力退火 【答案】D 【解析】去应力退火低于加热，主要消除残余应力，过程中不发生相变。 2. 生产批量较大，要求在达到与完全退火相近目的的同时缩短周期，可考虑（ ）。 A. 正火 B. 等温退火 C. 均匀化退火 D. 表面淬火 【答案】B 【解析】等温退火可缩短退火时间，并获得较均匀的组织与性能。 3. 只要零件需要提高硬度，就应一律用正火代替退火。 【答案】× 【解析】工艺选择取决于材料、原始组织和处理目的；需要充分软化或消除残余应力时应选相应退火方法。 4. 合金钢铸锭存在严重成分偏析时，可采用____退火。 【答案】均匀化 【解析】均匀化退火以减少化学成分和组织不均匀为主要目的。 5. 某T12钢坯组织中出现连续网状二次渗碳体，后续计划球化退火。合理的前置处理是（ ）。 钢的显微组织 A. 正火 B. 低温回火 C. 去应力退火 D. 时效 【答案】A 【解析】正火可消除网状碳化物，为球化退火作组织准备。 6. 图示为高碳工具钢的组织，关于其热处理与后续切削，正确的有（ ）。 钢的显微组织 A. 图中颗粒是球墨铸铁中的石墨 B. 有利于降低硬度、改善切削 C. 可为后续淬火准备组织 D. 可通过球化退火获得 【答案】BCD 【解析】图中为钢中球状碳化物，其形成与球化退火有关，不能当作铸铁中的球状石墨。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 热处理的三个基本环节是加热、保温和____。 【答案】冷却 【解析】冷却方式是决定热处理组织和性能的重要因素。 2. 退火最典型的冷却方式是（ ）。 A. 缓慢冷却 B. 油中急冷 C. 喷雾急冷 D. 水中急冷 【答案】A 【解析】退火通常采用炉冷等缓慢冷却方式。 3. 正火一般在空气中冷却，冷却速度通常比退火快。 【答案】√ 【解析】这是正火与退火的重要区别。 4. 观察图示，若目的是把图中片状碳化物转变为球状碳化物，应采用（ ）。 碳化物形态变化示意（从左至右） A. 去应力退火 B. 球化退火 C. 完全退火 D. 均匀化退火 【答案】B 【解析】图示为片状碳化物逐步球化的过程。 5. 图示机床齿轮采用锻造毛坯。为改善粗加工性能，退火或正火通常安排在（ ）。 机床齿轮示意 A. 毛坯成形后、粗加工前 B. 精磨后、检验前 C. 最终热处理后 D. 装配后、包装前 【答案】A 【解析】预备热处理先为切削加工和后续热处理准备组织。 6. 图中T12钢存在连续网状二次渗碳体，通常先采用____消除网状组织，再进行球化退火。 钢的显微组织 【答案】正火 【解析】先正火消除网状碳化物，可为后续球化退火作组织准备。 [环节8 课堂小结] 复习建议：热处理在固态范围内通过加热、保温和冷却改变钢的内部组织，从而获得所需性能。 退火通常缓慢冷却，可软化、均匀组织、消除应力并为后续工序准备组织；不同退火方法各有适用对象。 球化退火用于共析钢和过共析钢，去应力退火消除残余应力，均匀化退火减少成分偏析，等温退火可缩短周期。 对同一种常用钢，正火相对常规完全退火冷却较快，组织较细、强度和硬度通常略高；正火还可消除过共析钢的网状碳化物。 工艺选用要结合材料、原始组织和加工目的；退火或正火作预备热处理时一般位于毛坯成形后、粗加工前。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $