合金結構鋼屬於亞共析鋼，可分為兩類：滲碳合金結構鋼和調質合金結構鋼鍛件。
滲碳合金結構鋼。該類鋼鍛件加工後還要進行滲碳、淬火、回火處理。它的熱處理目的是消除鍛造應力，使組織均勻化和改善切削加工性能。一般採用火或等溫退火處理。
正火處理-鍛件加熱奧氏體化並均勻後，空冷。如果鍛件散熱條件好，冷卻速度較快，奧氏體在向珠光體轉變的溫度範圍內，還未轉變完，溫度就降到向貝氏體轉變的溫度範圍。就會形成非正常組織，如粒狀貝氏體等。非正常組織的出現，鍛件硬度就會偏高，給切削加工帶來困難，刀具磨損快，甚至折斷鑽頭，打壞車刀、拉刀、滾刀等。這不僅增加刀具消耗，而且影響零件加工質量和生產效率。
如果鍛件散熱條件較差，冷卻速度太慢，就可能出現正火帶狀組織超差。具有這種組織的鍛件，其硬度有的可能合格，有的可能偏低，而其加工性能隨加工方法以及切削方向而異。加工表面凹凸不平，表面粗糙度高，造成滲碳淬火變形量增加。
正火的鍛件出現上述缺陷組織並非個別鋼種，常用的滲碳鋼20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMo等許多鋼種的鍛件都可能產生。
防止上述缺陷組織的最有效的辦法是把冷卻速度控制起來，採用等溫退火處理。即鍛件加熱奧氏體化後，迅速冷卻到一定值以下奧氏體向珠光體轉變的某個溫度範圍內等溫，使相變在恆定溫度下進行，待相交完畢後，自由冷卻至室溫。
等溫退火能有效防止帶狀組織超差，避免非正常組織出現，保證金相組織合格，並有利於消除鍛造應力，減少滲碳淬火變形。
等溫退火得到的金相組織是由鐵素體和珠光體等軸晶粒組成，硬度波動範圍小，並可根據需要調節，提供良好的切削加工性能。
但如果鍛件採用正火處理，其切削性能和滲碳淬火後的變形都能達到要求，因正火較等溫退火節省，宜採用正火。對有些滲碳合金鋼鍛件，經正火後，硬度太高，不利於切削加工，正火後，應經高溫回火降低硬度，改善切削性能。
調質合金結構鋼鍛件，凡鍛後進行一次處理，即能達到零件技術要求的，一般採用調質處理。對另外一類鍛件，切削加工後還必須再進行熱處理才能達到零件的技術要求的，一般預先熱處理採用正火或正火加高溫回火或調質處理。
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