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大型鑄造件的強度水平與鍛件相近，但塑性、韌性較差，內部組織不均勻、不致密，內部化學成分偏差較大，導熱性較差而且形狀復雜，因此在熱處理中特別要注意消除內部應力，防止開裂，但不必考慮氫的危害。在制定熱處理工藝時，可參考相同鋼號的TTT曲線、CCT曲線和淬透性曲線。但必須注意到化學成份不均勻、晶粒粗大及其它鑄造缺陷影響。其中熱處理的種類和目的有：
1. 擴散退火（高溫均勻化退火）。其目的主要在于消除或減輕鑄造件中的成份偏析，改善某些可溶性雜質，使鑄造件的化學成份、內部組織與力學性能趨于均勻和穩定。
2. 正火、回火。通過重結晶化內部組織，提高強度和韌性，使鑄造件得到良好的綜合力學性能，并使工件的切削性能的到改善。
3. 退火。穩定鑄造件尺寸、組織與性能，使鑄造件的塑性、韌性得到明顯提高。退火過程操作簡便、熱處理應力很小，但工件的強度、硬度稍低。
4. 調質。由于淬火時熱處理應力很大，要慎重采用。只用于對鑄造件性能要求很高的情況，而且只能在鑄造件經過充分退火之后進行。通過調質可使鑄造件的綜合力學性能得到較大幅度的提高。
消除應力退火。其目的在于鑄造件中的內部應力，主要修補件、補焊件、焊接件及粗加工應力的消除，以防止缺陷使工件尺寸性能穩定。消除應力退火的溫度必須低于工件回火溫度10-30攝氏度，保溫時間δ.25小時以上（δ為工件最大壁厚，mm），然后在爐內緩冷。
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