工艺第2章 退火与正火1

四、球化退火
1、概念： 使钢中的碳化物球化，或获得 球状珠光体的退火工艺。 加热温度Ac1＋10～30℃。 2、说明： 球化原因：片状渗碳体的单位 体积所占的表面积大于球状的， 表面能大于球状。 这种球化主要是指先共析碳化 物和共析碳化物，一次碳化物 主要采用热锻的方法破碎。
3、目的：
1）降低硬度，改善切削性能；
铸铁件的退火包括各种石墨化退火及去应力退火； 有色金属退火主要是扩散退火、再结晶退火及去应力退火。
正火：把工件加热到 Ac3（Accm)以上适当温 度（30～50℃），保温 适当时间后在空气中冷 却，得到珠光体类组织 的热处理工艺。 目的：提高硬度、细 化晶粒，获得比较均匀 的组织和性能。
五．再结晶退火 1、概念 经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时 间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强 化和残余应力的热处理工艺。
2、目的： 消除加工硬化，降低 硬度，改善切削加工性 能；提高延展性（塑 性），及压延成型性能。 3、应用：
存在加工硬化的冷变形 金属。
冷加工变形和退火温度对金属组织和性能 影响示意图 1 硬度；2 抗拉强度；3 屈服强度； 4 内应力；5 延伸率；6 断面收缩率； 7 再结晶晶粒大小
碳化物球化的几种 退火工艺 1、低于Ac1温度的 球化退火 2、往复球化退火 3、一次球化退火
② 往复球化退火： 概念：把钢先加热到略高于Ac1 点的温度，加热保温一段 时间，而后又冷却至略低于Ar1， 应用：此方法只适用于于小型工具，因粗大工件或装入量 很大时，往复加热冷却很难实现。 例如：碳钢和低合金钢加热到AC1略高的温度(730-740℃)保 温，而后冷却至680℃，如此重复多次，最后空冷至室温获得球 状球光体。反复加热可溶断先共析渗碳体网，加速球化过程。
第二章 退火和正火
第一节 退火、正火的定义、目的和分类
退火：把工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷 却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。 目的:均匀化学成分，改善机械性能（降低硬度，提高塑性、 韧性），消除或减少应力，为最终热处理作准备。 分类: 在临界温度以上的退 火（重结晶退火），包 括完全退火(均匀化退 火）、不完全退火、扩 散退火、球化退火； 临界温度以下的退火， 包括软化退火，再结晶 退火，去应力退火
碳化物球化的几种 退火工艺 1、低于Ac1温度的 球化退火 2、往复球化退火 3、一次球化退火
③ 一次球化退火法：
概念：加热到稍高于Ac1 温度保温，然后冷到低于Ar1 的温度
（550℃），出炉空冷或炉冷到室温，形成球状珠光体。 应用：目前生产上最常用的球化退火工艺，实际上为不完全 退火法。 说明：若钢中含有网状渗碳体，则要求球化退火前进行一次 正火处理，以去除网状渗碳体，获得细片状珠光体。
8.5 Q / 4
式中：τ-时间 (h) Q-装炉量(t)吨
保温时间≤15h
5、冷却速度的确定 冷却速度: 50 ℃/ h 。 高合金钢的冷却速度≤20-30 ℃/ h。 出炉温度600℃以下出炉空冷。 高合金钢，高淬透性钢应低于350℃ / h ，以免产 生应力过高。 6、说明： 扩散退火要补充一次完全退火,铸锭不必要。 扩散退火不能完全消除组织和成分不均匀想象，要 结合压力加工方法。 铜合金的扩散退火温度: 700-950 ℃ 铝合金的扩散退火温度:400-500℃
3、退火与正火的选用
根据钢种，前后连接的冷热加工工艺，以及最终加工零件 使用条件来进行。 选择原则： 含碳小于0.25%的钢应采用正火，以提高硬度，改善切削加 工性能。 含碳量为0.25~0.5%的钢,可以采用退火或正火处理，但一 般采用正火处理。正火后其硬度接近于最佳切削加工硬度。 含碳量为0.50~0.75%的钢，一般采用完全退火，以降低硬 度，改善切削加工性能。 含碳量为0.75~1.0%的钢，做弹簧用完全退火；做刀具采用 球化退火。 含碳量大于1.0%的钢,用于制造工具,均采用球化退火作预备 热处理. 当钢中含有较多合金元素时,一般用高温回火来降低硬度,以 便切削加工。
源自文库二节 常用退火工艺方法
一、扩散退火: 1、定义： 将金属铸锭、铸件、锻件或锻 坯在略低于固相线的温度下长 期加热，保温后缓慢冷至室温 的热处理工艺。 扩散退火称均匀化退火。 2、目的： 以消除或减少化学成分偏析及 显微组织(枝晶)的不均匀性， 达到均匀化目的。 3、应用： 多用于优质合金钢，偏析现 象较为严重的合金以及碳钢。
4、加热温度、保温时间的确定 加热温度:Ac3 或Accm 以上 150-300℃；温度过高影响加 热炉寿命钢件烧损过多. 一般加热温度：碳钢: 1100-1200℃；合金钢: 12001300℃ 加热速度: 100-200℃/h 保温时间: 30-60分种/25毫米 或 1.5-2.5分/毫米 若装炉量较大则
8.5 Q / 4
其中: τ-时间 (h) 、 Q-装炉量(t)吨 对于亚共析钢锻轧钢材完全退火主要是消除锻后的组织 及硬度的不均匀性,改善切削加工性能,为后续的热处理做好 组织准备.保温时间: τ=(3~4)+(0.4~0.5)Q (h) 其中: τ-时间 (h) ；Q-装炉量(t)吨
5、冷却速度的确定
冷却速度: 小于200 ℃/h ；而碳钢,低合金钢:100℃/h； 高合金钢:50℃/h。 出炉温度: 600℃以下空冷。
三、不完全退火
1、定义: 将钢件加热至Ac1和Ac3之间，或Ac1与Accm之间,经 保温冷却,以获得接近平衡组织的热处理工艺.
2、目的: 降 低 硬 度 , 改 善 切 削 性 能； 经 淬 火 , 回 火 后 获 得 良 好的综合机械性能。 3、说明： 不完全退火的温度低， 时间短，故成本较低。 亚共析钢有时可以采用 不完全退火来代替完全退 火。 过共析钢的不完全退火， 实际上是球化退火的一种。
二、完全退火
1、定义 将钢件或钢材加热到Ac3点 以上20~30℃,使之完全奥氏 体化，然后缓慢冷却，获得接 近于平衡组织的热处理工艺 2、目的 细化晶粒,降低硬度,改善切 削性能,消除内应力。 3、适用范围 含碳0.30-0.60%的亚共析钢 （中碳钢）。
4、保温时间的确定
对结构钢、弹簧钢、热作模具钢等的完全退火退火加热速 度取100～200℃/h，保温时间如下式：
第四节 退火 正火后钢的组织和性能
1、组织比较 相同点：均是珠光体型组织 不同点： 正火得到的珠光体，过冷度较大，片间距细小； 完全退火得到的珠光体片间距较大。 2．性能比较 亚共析钢，正火的强度、硬度、韧性较高，塑性相仿； 过共析钢，退火后强度、硬度、韧性均低于正火的，只有球 化退火的，因其所得组织为球状珠光体，故其综合性能优于正 火的。 总之，对于含碳量相同的工件，正火后的强度和硬度要高于 的退火的。
第三节 钢的正火
1、概念：加热温度Ac3 （Accm) +（30~50℃），保温然 后空冷。
2、目的及用途： 为消除网状碳化物，过共析钢的球化退火提供细片状球光 体， 改善组织，消除热加工缺陷。如消除粗大铁素体块，消除 魏氏组织。 提高硬度，改善切削加工性能。 作为普通零件的最终热处理。 3、温度选择：为缩短工件在高温时的停留时间，而心部又能 达到要求得加热温度，采用稍高于完全退火的温度。
2）获得均匀组织，改善热处理工艺性(加热时 过热敏感性，变形，热裂倾向小)； 3）经淬火、回火后获得优良的综合机械性能 (原始组织为球状时，经淬火回火后强度硬度相 同时，塑性韧性更好，具有更高的接触疲劳强 度和更长的寿命)。
4、球化退火工艺
① 低于Ac1点温度的球化退火:
概念：把退火钢件加热到略低于Ac1 的温度，经过 长时间的保温。使碳化物由片状变成球状的方法。 应用：少。
碳化物球化的几种 退火工艺 1、低于Ac1温度的 球化退火 2、往复球化退火 3、一次球化退火
5、球化退火的原理： 在 加 热 稍 高 于 Ac1 的 温度时，得到奥氏体及 未溶解的渗碳体颗粒， 或碳的富集区，在以后 冷至低于Ar1温度过程中， 渗碳体粒子或面的富集 区，作为珠光体转变时 形核核心，形成球状珠 光体。 6、保温时间：4小时 7、冷却速度：20 ℃/h。
4、保温时间：以工件烧透为准。
5、应注意的问题： 低碳钢正火的目的：提高硬度，改善切削性能。
对碳很低的钢，如正火后硬度仍低，可造当提高加热温度增大 过冷奥氏体的稳定性获得较细的珠光体，与分散度较大的铁素 体。 中碳钢正火：应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式。 过共析钢正火：消除网状碳化物。 加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中，为抑制自由碳化 物的析出使其获得伪共析组织，采用较大冷速，如鼓风，喷雾， 甚至油冷，水冷至Ar1点以下，取出空冷。 4．双重正火 有些锻件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达 到细化组织的目的，采用两次正火。 第一次正火：Ac3+150 ~200 ℃以扩散办法消除粗大组织，使 成分均匀。 第二次正火：Ac3+30~50 ℃ 目的是为了细化组织。
4、再结晶退火温度： 一 般 钢 材 再 结 晶 退 火 温 度 650~700℃ ； 铜 合 金 600~700℃；铝合金 350~400℃。 六、去应力退火： 1、概念：为去除由于形变加工、锻造、焊接等所引 起的及铸件内存在的残余应力（但不引起组织的变 化）而进行的退火。 2、目的：去除残余应力。 3、应用：铸造、锻造、焊接等存在残余应力的工件。 4、温度的确定：去应力退火的温度范围很宽，应根 据具体情况而定。 5、冷却方式：去应力退火均应缓慢冷却到室温，以 免产生新的应力。