球化退火过程中的组织转变

锻件常用的热处理方法退火

锻件常用的热处理方法退火
锻件常用的热处理方法之一是退火。

退火是指将金属加热到一定温度，保温一段时间后，以适当速度冷却至室温。

退火可以改善锻件的组织性能，减轻内应力，提高机械性能和加工性能。

常见的退火方法有以下几种：
1. 全退火：将锻件加热到高于临界温度，保温一定时间后冷却。

适用于各种锻件。

2. 球化退火：将锻件加热至高于临界温度，保温一段时间后通过较慢的冷却使组织转变为球状。

适用于合金钢、工具钢等。

3. 精细退火：将锻件加热至高于临界温度，保温后通过较快的冷却获得细小的晶粒尺寸。

适用于提高锻件的强度和韧性。

4. 均匀退火：将锻件加热至高于临界温度，保温后通过较慢的冷却使晶粒尺寸得到均匀分布。

适用于大型锻件或晶粒不均匀的锻件。

5. 线加热退火：采用电阻加热或电子束加热，将锻件加热至退火温度，通过较慢的冷却进行退火。

适用于特殊形状或大型锻件。

这些退火方法的选择要根据锻件的具体材料和要求来决定，以达到锻件组织和性
能的优化。

金属学与热处理原理中的退火与再结晶

金属学与热处理原理中的退火与再结晶在金属学与热处理原理中，退火与再结晶是常见的热处理方法，它们在改善金属材料的性能和微观结构方面起着重要的作用。

本文将对退火与再结晶的定义、过程和影响因素进行探讨。

一、退火的定义与过程退火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过恒温保温或缓慢冷却等方法使其达到平衡状态的一种热处理过程。

退火可以消除应力、提高材料的延展性和塑性，同时改善材料的晶体结构和性能。

1.1 固溶退火固溶退火是指将金属材料加热到固溶温度，使溶质原子溶解在基体晶格中，然后经过恒温保温和缓慢冷却使其达到平衡状态。

固溶退火可以改善金属的塑性和韧性，提高其可加工性。

1.2 球化退火球化退火是一种特殊的退火方式，主要用于去除冷加工后金属材料的组织应变能和应力集中。

球化退火通过高温加热和缓慢冷却，使金属材料的晶粒成长、边界迁移，从而使组织更加均匀、细致，并减少晶界的能量。

1.3 软化退火软化退火是为了提高金属材料的延展性、韧性和塑性而进行的一种退火处理。

软化退火通过加热材料到高温，达到材料的再结晶温度，然后缓慢冷却，使材料的晶粒重结晶，从而消除材料的应变硬化效应，使其恢复塑性。

二、再结晶的定义与过程再结晶是指在退火过程中，材料的晶粒由不稳定的形态逐渐转变为稳定的形态的过程。

再结晶可以改变金属材料的晶界结构，提高其延展性和塑性。

2.1 动态再结晶动态再结晶是在金属材料进行塑性变形时发生的再结晶过程。

在塑性变形过程中，晶粒会发生位错堆积形成应变能，当达到一定程度时，再结晶核心在位错云区域形成，随着位错云的扩散和晶粒的重结晶，最终形成新的细小晶粒。

2.2 静态再结晶静态再结晶是在高温下进行的再结晶过程。

当金属材料处于高温下保温一段时间后，原始晶粒逐渐长大，而大晶粒之间的晶界则变得更加清晰。

静态再结晶可以通过调节退火温度、保温时间和形变量等参数来控制。

三、退火与再结晶的影响因素退火与再结晶过程受到多种因素的影响，包括温度、时间、形变量和原始晶粒尺寸等。

热处理原理及工艺-珠光体转变与钢的退火和正火

70%等的时间。多组试样在不同等温温度下进行试验，将Байду номын сангаас温度下的转变
开始点和终了点都绘在温度—时间坐标系中，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连接成曲线，就可以得到共析钢的过冷奥氏体等温转
变曲线。
最上面一条水平虚线表示钢的临界点A1（723℃），即奥氏体与珠光体的平衡温度。图中下方的一条水平线Ms（230℃）为马氏转变开始温度，Ms 以下还有一条水平线Mf（–50℃）为马氏体转变终了温度。A1与Ms线之间有两条C 曲线，左侧一条为过冷奥氏体转变开始线，右侧一条为过冷奥氏体转变终了线。A1 线以上是奥氏体稳定区。Ms 线至Mf线之间的区域为马氏体转变区，过冷奥氏体冷却至Ms线以下将发生马氏体转变。过冷奥氏体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体转变区，在该区域过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变。在转变终了线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。A1线以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开始线之间的区域为过冷奥氏
以共析钢为例，用若干组共析钢的小圆片试样，经同样奥氏体化以后，每组试样各以一个恒定速度连续冷却，每隔一段时间取出一个试样淬入水中，将高温分解的状态保留到室温，然后进行金相测定，求出每种转变的开始温度、开始时间和转变量。将各个冷速下的数据综合绘在“温度—时间对数”的坐标中，便得到共析钢的连续冷却C曲线。
体区，过冷奥氏体在该区域内不发生转变，处于亚稳定状态。
在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育期，孕育期的长短表示过冷奥氏体稳定性的高低。在A1以下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥氏体转变速度
增大，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。

怎样判断钢铁热处理前后的组织

钢铁中常见的金相组织区别简析一．钢铁中常见的金相组织1.奥氏体—碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。

晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处。

2.铁素体—碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。

亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。

3.渗碳体—碳与铁形成的一种化合物。

在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。

过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。

铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。

4.珠光体—铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。

过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。

在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。

在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。

在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。

5.上贝氏体—过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。

过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6～8o铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片.典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。

若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。

钢的热处理及组织转变

二、钢在加热及冷却时的组织转变
② 贝氏体型转变：
一、钢的热处理
钢的退火：
⑴ 退火的定义将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却下来，获得接近平衡状态的组织的热处理工艺，称为退火。 ⑵ 退火的目的
① 降低硬度，提高塑性和韧性；
② 消除残余内应力，减轻变形和防止开裂； ③ 均匀成分，细化晶粒，为最终热处理作准备； ④ 改善或消除铸造、轧制、焊接等加工中的组织缺陷。
降低钢的硬度和耐磨性。
温度过低，在淬火组织中出现铁素体，使淬火组织出现软点，降低钢的强度和硬度。
一、钢的热处理
钢的淬火：
理想的淬火冷却曲线应该是：在650～550 0 C范围要快冷，其它温度区间不需快冷，尤其在Ms点以下更不需快冷，以免引起工作变形或开裂。
一、钢的热处理
钢的淬火：
保持适当时间，缓慢冷却，重新形成均匀的晶粒，以消除
形变强化效应和残余应力的退火工艺。
目的：
温度再结晶温度
消除加工硬化
提高塑性
改善切削加工性能
时间
一、钢的热处理
钢的正火：
⑴ 定义：将钢加热到 AC3 或 Accm 以上 30～50℃，保温一定
时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺，称为钢的正火。
上贝氏体（羽毛状）
500
下贝氏体（针叶状）
二、钢在加热及冷却时的组织转变
② 贝氏体型转变：
性能上看上贝氏体的脆性较大，无实用价值；而下贝氏体则是韧性较好的组织，是热处理时（如采用等温淬火）常要求获得的组织。
原因：上贝氏体中的碳化物呈较粗的片状，分
布在铁素体板条间，且
不均匀，使板条容易发生脆废；
获得的球化效果较好，在大件和大批量生产中难以实现，

铸钢件常见热处理工艺

按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。

1．退火：退火是将铸钢件加热到Ac3以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。

退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。

碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。

适用于所有牌号的铸钢件。

2．正火：正火是将铸钢件加热到Ac3温度以上30～50℃保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。

正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也是作为以后热处理的预备处理。

正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。

经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。

一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。

正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。

3．淬火：淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。

或Ac＆#8226;以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。

铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能铸钢件淬火工艺的主要参数：(1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。

原则上，亚共析铸钢淬火温度为Ac。

以上20～30℃，常称之为完全淬火。

共析及过共析铸钢在Ac。

以上30～50℃淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。

这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。

(2)淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。

为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。

退火、正火和回火时的组织转变、性能变化及实际应用

退火、正火和回火时的组织转变、性能变化及实际应用一、退火时的组织转变、性能变化及实际应用1、扩散退火是为了消除化学成分的不均匀，改善组织。

扩散退火是一种加热温度高、保温时间长的热处理方法。

其生产效率低，热能消耗大，工件氧化及脱碳也很严重，以致金属损失大。

故只有在必要时才使用，一般只用于高合金钢铸锭和大型铸件。

2、完全退火在加热过程中，使钢的组织全部转变的奥氏体，在冷却过程中，奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织，从而降低钢的强度，细化晶粒，充分消除内应力。

完全退火主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用完全退火。

由于完全退火工艺往往需要很长时间，生产中多采用等温退火来代替完全退火。

3、球化退火是使钢获得球状组织的工艺方法。

所谓球状组织是指呈球状小颗粒的渗碳体，均匀地分布在铁素体基体中的混合物。

在球化退火前，若钢的原始组织中有明显网状渗碳体时，应先进行正火处理。

球化退火后的性能和应用范围见初级部分。

4、去应力退火详见初级部分。

二、正火时的组织转变、性能变化及实际应用详见初级部分。

三、回火时的组织转变、性能变化及实际应用1、低温回火（＜250℃）低温回火得到的组织是回火马氏体，其性能是：具有高的硬度（HRC58～64）和高的耐磨性，和一定的韧性。

主要用于刀具、量具、拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件。

2、中温回火（250℃～500℃）中温回火得到的组织是回火托氏体，其性能是：具有高的弹性极限、屈服点和适当的韧性，硬度可达HRC40～50。

主要用于弹性零件及热锻模等。

3、高温回火（＞500℃）高温回火得到的组织是回火索氏体，具有良好的综合力学性能（足够的强度与高韧性相配合），硬度达HRC25～40。

生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为“调质”。

调质处理广泛用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等零件。

调质与正火相比较，不仅强度较高，而且塑性和韧性远高于正火钢，这是由于调质钢的组织是回火索氏体。

因此，重要零件应采用调质。

钢管钢材的球化退火工艺简介

钢管钢材的球化退火工艺简介球化退火又叫Spheroidiz ing annealing，是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

球化退火(Spheroidiz ing annealing):球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。

将钢加热到Ac1以上20~30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度，并停留一段时间，使组织转变完成，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。

这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。

而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。

另外对于一些需要改善冷塑性变形(如冲压、冷镦等)的亚共析钢有时也可采用球化退火。

球化退火加热温度为Ac1+(20~40)℃或Acm-(20~30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。

在球化退火时奥氏化是"不完全"的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。

因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。

球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。

普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。

等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。

等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。

和普通球化退火相比，等温球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。

热作模具钢热处理

热作模具钢热处理
热作模具钢的热处理主要包括预热处理、球化退火、淬火和回火等步骤。

1. 预热处理：为了使工件在加热过程中均匀地膨胀和收缩，减少开裂，通常需要将工件预热至700～800℃。

2. 球化退火：通过将工件加热至略高于钢的AC1点，使其完全奥氏体化，然后以缓慢冷却速度（通常是随炉冷却）冷却，可使其组织转变成均匀的球状珠光体，以消除加工应力、提高模具韧性及抗蚀性，适用于以减小零件变形及改善切削加工性能为主要目的退火工艺。

3. 淬火：目的是为了使热作模具钢的钢的显微组织转变为马氏体，并得到高硬度的马氏体组织。

淬火温度通常选择在钢的AC3或略高于AC3的某一温度。

然后将模具缓慢冷却至200℃左右出炉，可使模具表面上的残余奥氏体转变为马氏体，从而提高其硬度及耐磨性。

4. 回火：回火是将淬火后的模具加热到低于AC1的温度，以消除或减少淬火引起的内应力，并使钢的组织趋于稳定。

根据需要，可以选择不同的回火温度和时间。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。

TD热处理

TD处理技术TD处理（Toyota Diffusion Coating Process）技术是由日本丰田中央研究所开发的,是用熔盐浸镀法、电解法及粉末法进行表面强化（硬化）处理技术的总称。

过去的一些文献将TD 处理称为渗金属处理。

实际应用最为广泛的是熔盐浸镀法（或称熔盐浸渍法、盐浴沉积法）在模具表面形成VC、NbC、Cr23C6-Cr7C3等碳化物超硬“涂层”（实为渗层）。

由于这些碳化物具有很高的硬度，所以经TD法处理的模具可获得特别优异的力学性能。

一般来说，采用TD处理与采用CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）、PCVD（等离子化学气相沉积）等方法进行的表面硬化处理效果相近似，但由于TD法设备简单、操作简便、成本低廉，所以是一种很有发展前途的表面强化处理技术。

TD处理在国外应用已相当普遍，但在国内报道并不多见。

1.设备及盐浴成分TD处理所用设备有普通外热式坩埚盐浴炉和采用将坩埚置入一内热式电极盐浴炉炉膛内的设备，后者不仅增大了设备体积及设备功率，而且这种电极盐浴炉还需配备专用变压器，故这种设备并不多用。

盐浴成分：耐热坩埚中的盐浴，70-90%是硼砂（Na2B4O7），根据涂覆层的组织成分要求，再加入能形成不同碳化物的物质，如：涂覆VC时，加入Fe-V合金粉末或V2O5粉末。

无水硼砂的熔点为740℃，其分解温度高达1573℃，在高温状态非常稳定。

熔融硼砂具有溶解金属氧化物的能力，使工件表面保持洁净，有利于工件表面吸附活性金属原子。

硼砂盐浴中的添加剂是V、Nb、Cr及其Fe合金或氧化物粉末。

目前，工具钢多采用VC涂层。

如需涂覆NbC、Cr—C，则在硼砂中加入Fe-Nb、Fe-Cr合金粉末或Nb2O5、Cr2O3氧化物粉末。

添加剂的数量要适当，既要满足渗入元素的浓度和扩散速度要求，又要使盐浴具有较好的流动性。

如盐浴组成中含有金属氧化物，则需添加Al、Ca、Ti、Fe- Ti、Fe-Al等物质，以提高并保持盐浴的活性，使活性金属原子得以在盐浴中被还原出来。

T10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响

T10A钢球化退火工艺对组织和硬度的影响球化退火是一种对钢材进行加热和冷却处理的方法，可以改善钢材的
塑性、韧性和加工性能。

在球化退火过程中，T10A钢先经过均质化加热，然后快速冷却到室温，以使结构转变为球化铁素体。

球化铁素体具有均匀
的细小球状晶粒结构，可以提高钢材的硬度和抗拉强度，同时降低冷脆性。

首先，球化退火可以改善T10A钢的组织。

在均质化加热的过程中，
钢材的晶粒与形核晶粒逐渐长大，结构得到了改善。

在快速冷却过程中，
钢材中的铁素体晶粒进一步细化，形成球状晶粒。

这种球状晶粒结构具有
较好的塑性和韧性，可以提高钢材的强度和韧性。

其次，球化退火还能提高T10A钢的硬度。

通过球化退火使得钢材中
的晶界得到减少和优化，晶粒细化，从而提高了钢材的硬度。

此外，球状
晶粒的分布均匀，也有助于提高钢材的硬度。

通过球化退火处理，T10A
钢的硬度可以得到较大程度的提高。

最后，球化退火还能改善T10A钢的加工性能。

球化铁素体结构具有
较好的塑性，能够减少钢材的加工硬化倾向，提高钢材的加工性能。

这对
于一些需要进行冷变形加工的零部件来说尤为重要。

球化退火处理后的
T10A钢，不仅硬度提高，还保持了一定的韧性，能够更加容易地加工成型。

综上所述，T10A钢球化退火工艺对其组织和硬度有着显著的影响。

球化退火处理可以细化钢材的晶粒结构，提高钢材的塑性、韧性和加工性能。

同时，通过球化退火处理，T10A钢的硬度也可以得到较大程度的提高。

因此，球化退火对于提高T10A钢的性能具有重要意义。

GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析

GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析高碳铬轴承钢是制造滚动轴承零件(套圈和滚动体)的主要钢种，其中以GCr15钢用量最大。

轴承套圈绝大部分是由轴承钢棒料锻成轴承套圈锻件毛坯。

其锻造始锻温度1100℃左右，终锻温度850℃左右，锻后的硬度较高，一般为255~340HBW，组织为片状珠光体组织(见图1)，不容易切削。

图1 锻造毛坯未球化退火片状组织(500×)为了给最终淬回火处理准备良好的原始组织，同时能得到优越的加工性能，必须经过球化退火，获得均匀分布的细粒状珠光体组织。

把硬度控制在170~220HBW最有利于切削加工。

高碳铬轴承钢零件球化退火后的显微组织为细小、均匀分布的球化组织(见图2)，应符合《JB/T1255-2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准第一级别图中第2~4级，允许有点状的球化组织存在，不允许有第1级和第5级的组织存在。

图2 正常球化退火后的球化组织(1000×)通常在实际生产过程中，由于受工件大小、装炉方法、装炉数量、球化加热温度高低以及退火前原始组织不均匀性等因素的影响，会使球化退火后组织产生过热(粗片状珠光体)、欠热(细片状珠光体)、不均匀粗粒状珠光体等不合格组织出现，严重影响后工序加工质量，甚至会产生废品，导致产品批量报废。

因此，对退火缺陷组织进行原因分析，并采取有效纠正预防措施是很有必要的。

1.粗片状珠光体(退火过热金相显微组织)图3所示球化组织为退火过热金相显微组织，其特征是金相显微组织中出现大小分布不均的粒状珠光体和部分粗片状珠光体。

图3 片状珠光体组织(1000×)产生上述金相显微组织的原因:由于球化退火加热温度过高或在偏高温度下长时间保温;装炉量过多，炉内均温性差;原材料碳化物不均匀性严重(如碳化物带状严重)，在碳化物数量少的区域对过热更为敏感。

在正常工艺下仍有部分工件或工件局部加热温度过高或保温时间长，容易引起局部过热，形成粗片状珠光体组织。

锻造后球化退火作用

锻造后球化退火作用
球化退火是金属热处理中的一种重要工艺，通常应用于锻造后的金属制品，以改善其组织结构和性能。

以下是锻造后球化退火作用的主要影响和效果：
1. 晶粒再结晶：锻造过程中，金属的晶粒可能因形变而发生细化。

球化退火时，通过升高温度，使晶粒再结晶，有助于提高金属的塑性和韧性。

2. 消除形变应力：锻造过程中产生的形变应力可能导致金属内部存在残余应力。

球化退火时，通过升高温度，可促使金属内部的应力逐渐松弛和消除，提高材料的稳定性。

3. 提高硬度和强度：球化退火后，金属晶粒的再结晶有助于提高晶界的清晰度，进而提高金属的硬度和强度。

这在一些特定的应用领域，如强度要求较高的零部件制造中，是十分重要的。

4. 改善加工性能：锻造后的金属可能因为组织结构的不均匀而导致不良的加工性能。

球化退火有助于使组织结构更加均匀，提高金属的加工性能，使其更易于加工成各种形状。

5. 降低脆性：通过球化退火，金属中的碳化物和其他非均匀结构可能被有效分散，降低了脆性，提高了金属的韧性。

6. 改善表面质量：锻造后的金属可能存在一些表面缺陷或不均匀。

球化退火有助于改善金属的表面质量，减少裂纹和夹杂物，提高外观和性能。

总的来说，锻造后球化退火是一种有效的热处理工艺，可以优化金属材料的性能，提高其加工性能和稳定性，使其更适用于各种工程应用。

钢的热处理与组织

第一章钢的热处理组织与性能1 概述热处理之所以能使钢的性能发生巨大的变化，主要是由于钢制工件在适当的介质中，经不同的加热与冷却过程，使刚的内部组织发生了变化，化学热处理还改变钢件表层的化学成分，使其表面和基体具有不同的组织，获得所需表里不一的性能。

1.1 钢加热时的组织转变在进行退火、正火和淬火等热处理时，一般将钢加热到临界温度以上，以获得奥氏体。

加热时形成的奥氏体对冷却转变过程，以及冷却时转变产物的组织、性能有显著影响。

奥氏体的形成过程以共析钢为例，加热至AC1以上，钢中珠光体向奥氏体转变，包括以下四个阶段：（如图1—1）1）形核：在温度AC1以上珠光体不稳定。

在铁素体和渗碳体界面上碳浓度不均匀，原子排列不规则从浓度和机构上为奥氏体晶核的形成提供了有利条件，因此优先在界面上形成奥氏体晶核。

2）长大：奥氏体形核后的长大依靠铁素体继续转变为奥氏体和渗碳体的不断溶解。

前者比后者快，所以转变基本完成后仍有部分剩余奥氏体未溶解。

3）剩余渗碳体的溶解：随着时间延长，剩余渗碳体不断溶入奥氏体中。

4）奥氏体的均匀化：渗碳体溶解后，奥氏体中碳浓度不均匀，需要通过碳原子扩散获得均匀的奥氏体。

对亚共析钢和过共析钢而言，温度刚超过AC1只能使珠光体转变为奥氏体，只有在AC1或Acm以上保温足够时间，才能使先共析铁素体或先共析渗碳体完全溶入奥氏体中，获得单项奥氏体组织。

1.2 过冷奥氏体的转变冷至临界温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体。

它的分解是一个点阵重构和碳原子扩散再分配的过程。

过冷奥氏体转变分为三种基本类型：珠光体转变（扩散型），贝氏体转变（过渡型），马氏体转变（无扩散型）。

过冷奥氏体等温转变曲线(C—曲线或TTT图)过冷奥氏体等温转变曲线形如拉丁字母中的“C”，故称为C-曲线，亦称TTT（Time Temperature Transformation）图，如图1-2所示。

共析钢C-曲线如图1-2所示，图中最上面的一根水平虚线为钢的临界点A1，下方的一根水平线Ms为马氏体转变开始温度，另一根水平线M f为马氏体转变终了温度。

洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释

洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。

3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。

二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃ Acm：900℃Ar3：707℃ Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。

三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。

特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。

2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。

根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。

粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。

GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。

3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。

GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。

马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。

4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。

贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。

GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别

GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别时间：2009-07-04 点击：摘要：探讨了原始组织正常的热轧GCr15钢经球化退火后的组织特征及其评级问题。

针对生产实际及检验中出现的问题，制定球化退火工艺，找出工艺与球化组织形态特征的对应关系，以便较正确地评定GCr15钢的球化退火组织级别。

主题词：轴承钢；退火组织；冷却速度1 问题的提出轴承钢的球化退火组织检验，是考核轴承钢生产质量的一个重要的指标，其球化组织级别的评定，既影响着球化组织的合格率，也决定着能否为不合格产品提供可靠返修依据的问题。

由于各冶金厂及用户对标准图片的理解不同，以及退火工艺和生产设备的差别，使人们对球化组织的评级存在不同的看法。

本试验希望通过不同的退火工艺与球化组织形态特征的对应，比较正确地评定GCr15钢球化组织级别，以期达到使级别结果能准确反映生产实际的目的。

因生产中的轧后组织不易出现较严重的带状碳化物和网状碳化物，故试验仅就原始组织正常的热轧GCr15钢进行分析讨论，提出我们的看法。

2 试验材料及方法2.1 试验材料及设备试验用料取自轧态的Φ45mm的GCr15钢，用砂轮切片机切成厚10～20mm的试片，取其横截面的1/4留作试验。

其化学成分列于表1。

试验用设备为SRJX-8-13型箱式电阻炉，温度用M6809型微机控制。

控温精度士50C，用Neophot-2型金相显微镜观察组织和拍照。

2.2 热处理方法本试验基本依照车间生产的综合式，采用箱式电炉加热，工艺曲线见图1～8。

3 试验结果GCr15钢经上述球化退火处理后的组织形态特征和评定级别列于表2。

4 分析与讨论4.1 奥氏体化温度及保温时间的影响由试验可见，试样在740℃这一退火工艺加热时，尚属欠热状态，尽管有较长的保温时间，原始的片状珠光体却不能完全溶解，所以不可能得到合格的球化组织，为<1.0级的低级别组织特征，见图9。

其基体珠光体多以片状形式出现，呈棒锤形珠光体。

工程材料习题与答案7-8

学
III）的组织变化。
院
机械工程材料第七章钢的热处理
（五）综合分析题（续）
11、制造一种模具，采用T10A钢，并经下列工艺过程加工而成（作业）：
– 锻造正火球化退火切削加工淬火、低温回火
磨削检验
请回答：
– 1、T10A牌号中“A”的含义
– 2、锻造的目的
中南
– 3、正火的目的 – 4、正火后的组织
12、20是优质碳素钢，可制造冲压件及焊接件；9SiCr是低合金
20．分析图7-2的实验曲线中硬度随碳含量变化的原因。图中曲线1为亚
共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线2为亚共析钢加热到以上，过共析钢加热到以上淬火后，随钢中碳含量的增加钢的硬度变化曲线；曲线3表示随碳含
量增加，马氏体硬度的变化曲线。
机械工程材料第七章钢的热处理
√a．具有高的合金元素含量；b．具有高的碳含量；c．具有低的碳含量。
中南大学机电工程学院
中南大学机电工程学院
中南大学机电工程学院
机械工程材料第七章钢的热处理
（五）综合分析题(续)略，请自已思考
11．亚共析钢热处理时快速加热可显著地提高屈服强度和冲击韧性，是
电
组织和性能。
工
程
学
院
机械工程材料第七章钢的热处理
（四）选择正确答案
1. 钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于：
粒度a．。奥氏体的本质晶粒度；b√．奥氏体的实际晶粒度；c．奥氏体的起始晶
2. 奥氏体向珠光体的转变是：
a√．扩散型转变； b．非扩散型转变；

轴承钢球化退火问题

GCr15球化退火問題轴承钢主要用制造滚动轴承滚珠、滚柱和套圈等,有时也用来制造工具，如冲模、量具、丝锥等。

轴承在工作时承受着高的集中交变载荷，由于滚珠与轴承套圈之间的接触面积小，在高速转动的同时还有滑动，会产生很大的摩擦。

所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。

因此轴承钢需具有隐晶回火马氏体+ 细小渗碳体颗粒组织。

对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。

经过大量的试验和生产实践证明, 只有当轴承零件的原始组织为细球状珠光体时, 经过淬火加低温回火后, 才能获得隐晶回火马氏体及在其上分布着细小碳化物颗粒的组织, 这种金相组织才使得轴承零件具有高强度和韧性.GCr15是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢占世界轴承钢生产总量的80%以上。

含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今110多年，主要成分基本没有改变，现在生产轴承钢的主要工艺是连铸以及电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼，GCr15钢是经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。

该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。

所以要用球化退火。

将钢按完全退火的加热速度加热到Ac1以上20~30℃的温度（比不完全退火更低一些），保温后，再以每小时20～50℃的速度降至钢的Ac1以下一个温度，并在这个温度下保温一段较长的时间，最后随炉冷到450~500℃左右出炉，再在空气中冷却。

通过这种退火后，珠光体中渗碳体及过剩渗碳体都呈球状分布，故称球化退火。

目前,在工业生产中GCr15 钢多采用等温球化退火处理工艺,它是利用不均匀奥氏体中未溶碳化物或奥氏体中高浓度碳偏聚区的非自发形核的有利作用来加速球化。

对于细珠光体组织,如果加热到A1 温度以上,随后缓冷到A1 以下,那么这种细珠光体组织则往往会被缓冷或保温过程中形成的粗大珠光体组织所替代,其结果反而不利于碳化物的球化[4] ;同时,在保温过程中又不断有渗碳体颗粒按Ostwald 熟化机制长大,使球化的渗碳体变大。