退火和正火的目的

退火和正火的目的

机械制造中，往往是以钢材、锻件、锻件或焊接件作为制造各种零件的毛坯的。但是在制造这些毛坯的轧钢、铸造、锻造和焊接的加工过程中，经常会在材料内部留下内应力，形成诸如晶粒粗大、带状组织、偏析等某些缺陷以及造成硬度过高等。凡此种种既增加了随后加工过程的困难，更不利于零件的最终使用。为此就要求通过热处理来改变这一不利情况，称作预备热处理，或第一热处理；而目的在于满足使用条件下性能要求的热处理，则称作最终热处理。

所谓退火，通常是将钢加热到临界点以上，保温一定时间，使钢全部或部分奥氏体化，随后缓慢冷却，以获得接近于平衡状态的珠光体组织。

正火可以看作退火的一个特例，它是把钢加热到A c3或A cm以上，保温一段时间，使钢全部奥氏体化，然后在空气中冷却，一般来说，钢正火后所得到的组织本质上也属于珠光体，只是由于其冷却速度相对于退火要快一些，所以正火组织要比退火组织更细一些。

退火和正火的目的大至相同，主要是：

1.改善或消除钢在铸造、轧制、锻造和焊接过程中所造成的各种组织缺陷。

2.细化晶粒，改善钢中第二相的分布和形态，为最终热处理做好准备。

3.消除内应力。

4.降低硬度，改善组织，便于切削加工。

退火和正火通常多是作为预备热处理的，如果对零件性能要求不高时，也可将正火处理作为最终热处理。

钢的退火工艺

退火在生产中得到广泛使用，根据目的和要求的不同，退火的工艺操作也是多种多样的，兹分述于下。

一、扩散退火

不同程度的偏析在铸造过程中是难以避免的，在高合金钢铸锭和大型铸件中尤为严重。化学成分的严重不均匀将导致组织的不均匀和性能恶化。化学成分的不均匀主要是靠原子的扩散来改善或消除的。

扩散退火就是专门用于消除或改善化学成分不均匀的一种退火操作。其过程是先以一恰当的加热速度将工件加热到高温，再长时间保温使原子有充分条件进行扩散，然后再行缓慢冷却，通常是炉冷至500~350℃后出炉空冷。

由于温度越高，原子越易扩散，所以扩散退火加热温度总是比较高。一般推荐在A c3或A cm以上150~300℃范围内，根据偏析程度进行选择，通常多在1100~1200℃之间加热。至于报文时就爱你也与偏析程度和钢种有关，通常可按最大有效厚度，以每25毫米1小时估算之，总的保温时间一般为10~20小时。

由于在高温下长时间的保温，扩散退火必将引起晶粒的显著粗化。故在扩散退火后，一般应再进行一次完全退火或正火以细化晶粒，改善组织。扩散退火由于温度高，时间长，不仅热能消耗大，而且氧化脱碳也较严重，以致金属损失也大，故而是一种成本很高的热处理工艺。只有在必要时，才采用之，一般只用于合金钢锭和大型铸件。此外，亚共析钢中的带状组织也可通过扩散退火或锻后扩散退火消除。

二、完全退火

完全退火是将亚共析钢加热到A c3以上，保温一定时间使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却。退火后所得到的组织基本上接近于平衡组织。这种退火主要用于亚共析钢的铸、锻件，借以改善组织、细化晶粒、消除应力、降低硬度。若过共析钢采用这种退火方法，将会在钢中形成网状渗碳体，从而增加脆性及硬度，这当然不是生产上所希望的，所以完全退火不适用于过共析钢。

完全退火工艺操作的注意事项：

1.加热温度完全退火的加热温度理论上一般推荐为：

碳钢的加热温度≈A c3+30~50℃

合金钢的加热温度≈A c3+50~70℃

但是在生产实践中，为了加速钢的奥氏体化常常采用更高一些的温度。例如35号钢的A c3为820℃。但一般多采用850~880℃，高出A c350~80℃。尤其对于合金钢，为了促使其碳化物溶解及奥氏体化均匀，采用的温度更高。例如40CrNiMoA的A c3为774℃而退火温度采用840~880℃，高出A c370~100℃之多。由于这些钢多属本质细晶粒钢，只要保温时间不过长，是不会引起晶粒长大的。当然过分的提高加热温度也是不必要和不利的。

在选择加热温度时还应根据钢种及要求灵活掌握。如锻模用钢5CrMnMo和5CrNiMo钢的退火温度一般推荐850~870℃，但在随炉冷却后，硬度往往降不下来，以致难于切削加工，这种情况下就宜于采用略高于其A c3的退火温度—780~800℃。再如对于铸钢件，为了减轻其偏析及有利于粗大组织的纠正，一般都采用上限或更高一些的退火温度。

2.加热速度要求退火的工件，由于以前的加工过程，在工件内总是存在着一

定程度的内应力。因此必须根据钢种、退火前的加工过程、工件大小和形状复杂程度，恰当地掌握加热速度，对于一般形状不太复杂，有效厚度不超过500毫米的碳钢工件来说可以直接加热，升温速度控制在100~200℃/小时。对于中、高合金钢工件，特别是大件（›500毫米者）一般多采取低温装炉，分级升温的办法。在600℃以下，升温速度宜控制在30~70℃/小时，高于此温度可控制在80~100℃/小时，在α→γ相变温度范围内，则可以而且应该尽可能快的进行加热。这点对于使大件获得细小晶粒是有很大意义的。

3.保温时间应以保证奥氏体化时碳化物充分溶解及奥氏体成分大致均匀为原则，不必过长。奥氏体的完全均匀化并非任何情况下都是完全必要的，相反，奥氏体中某种程度的不均匀，还将有利于其冷却时的分解。具体时间的确定应根据钢种、加热温度、装炉方式及装炉量而定。一般可按每25毫米有效厚度保温45~60分或每毫米有效厚度保温1.5~2.5分估算。

4.冷却速度完全退火后必须缓慢冷却，其冷却速度应根据处理要求和钢种而定。总的原则是使之在珠光体转变范围进行转变，并得到符合要求的组织和性能。既不能冷却太快，以免生成的珠光体细化、硬度过高，不利于切削加工，也不宜冷却太慢，以免影响生产率及出现粗大块状铁素体。具体可以控制在下述范围内，碳钢为100~200℃/小时（一般自退火温度随炉冷却即可）；合金钢为50~100℃/小时；高合金钢为20~50℃/小时。为了缩短处理是假及增加炉子利用率，一般缓冷至500~600℃时便可出炉。