鋼退火與正火知識(shí)要點(diǎn)

鋼退火與正火知識(shí)要點(diǎn)第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日

第一節(jié)退火、正火的定義、目的和分類退火：把工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的:均勻化學(xué)成分，改善機(jī)械性能（降低硬度，提高塑性、韌性），消除或減少應(yīng)力，為最終熱處理作準(zhǔn)備。分類:在臨界溫度以上的退火（重結(jié)晶退火），包括完全退火(均勻化退火）、不完全退火、擴(kuò)散退火、球化退火；臨界溫度以下的退火，包括軟化退火，再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日鑄鐵件的退火包括各種石墨化退火及去應(yīng)力退火；有色金屬退火主要是擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火。正火：把工件加熱到Ac3（Accm)以上適當(dāng)溫度（30～50℃），保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。目的：提高硬度、細(xì)化晶粒，獲得比較均勻的組織和性能。第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)常用退火工藝方法一、擴(kuò)散退火:1、定義：將金屬鑄錠、鑄件、鍛件或鍛坯在略低于固相線的溫度下長期加熱，保溫后緩慢冷至室溫的熱處理工藝。擴(kuò)散退火稱均勻化退火。2、目的：以消除或減少化學(xué)成分偏析及顯微組織(枝晶)的不均勻性，達(dá)到均勻化目的。3、應(yīng)用：多用于優(yōu)質(zhì)合金鋼，偏析現(xiàn)象較為嚴(yán)重的合金以及碳鋼。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、加熱溫度、保溫時(shí)間的確定加熱溫度:Ac3或Accm以上150-300℃；溫度過高影響加熱爐壽命鋼件燒損過多.

一般加熱溫度：碳鋼:1100-1200℃；合金鋼:1200-1300℃加熱速度:100-200℃/h保溫時(shí)間:30-60分種/25毫米或分/毫米若裝爐量較大則式中：τ-時(shí)間(h)Q-裝爐量(t)噸保溫時(shí)間≤15h第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日5、冷卻速度的確定冷卻速度:50℃/h。高合金鋼的冷卻速度≤20-30

℃/h。出爐溫度600℃以下出爐空冷。高合金鋼，高淬透性鋼應(yīng)低于350℃/h，以免產(chǎn)生應(yīng)力過高。6、說明：擴(kuò)散退火要補(bǔ)充一次完全退火,鑄錠不必要。擴(kuò)散退火不能完全消除組織和成分不均勻想象，要結(jié)合壓力加工方法。銅合金的擴(kuò)散退火溫度:700-950

℃鋁合金的擴(kuò)散退火溫度:400-500℃第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、完全退火

1、定義將鋼件或鋼材加熱到Ac3點(diǎn)以上20~30℃,使之完全奧氏體化，然后緩慢冷卻，獲得接近于平衡組織的熱處理工藝

2、目的細(xì)化晶粒,降低硬度,改善切削性能,消除內(nèi)應(yīng)力。

3、適用范圍含碳0.30-0.60%的亞共析鋼（中碳鋼）。第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、保溫時(shí)間的確定對結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、熱作模具鋼等的完全退火退火加熱速度取100～200℃/h，保溫時(shí)間如下式：其中:τ-時(shí)間(h)、Q-裝爐量(t)噸對于亞共析鋼鍛軋鋼材完全退火主要是消除鍛后的組織及硬度的不均勻性,改善切削加工性能,為后續(xù)的熱處理做好組織準(zhǔn)備.保溫時(shí)間:τ=(3~4)+(0.4~0.5)Q(h)其中:τ-時(shí)間(h)；Q-裝爐量(t)噸5、冷卻速度的確定冷卻速度:小于200℃/h；而碳鋼,低合金鋼:100℃/h；高合金鋼:50℃/h。出爐溫度:600℃以下空冷。第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

三、不完全退火

1、定義:

將鋼件加熱至Ac1和Ac3之間，或Ac1與Accm之間,經(jīng)保溫冷卻,以獲得接近平衡組織的熱處理工藝.第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、目的:降低硬度,改善切削性能；經(jīng)淬火,回火后獲得良好的綜合機(jī)械性能。3、說明：不完全退火的溫度低，時(shí)間短，故成本較低。亞共析鋼有時(shí)可以采用不完全退火來代替完全退火。過共析鋼的不完全退火，實(shí)際上是球化退火的一種。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日四、球化退火1、概念：使鋼中的碳化物球化，或獲得球狀珠光體的退火工藝。加熱溫度Ac1＋10～30℃。2、說明：球化原因：片狀滲碳體的單位體積所占的表面積大于球狀的，表面能大于球狀。這種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熱鍛的方法破碎。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、目的：1）降低硬度，改善切削性能；2）獲得均勻組織，改善熱處理工藝性(加熱時(shí)過熱敏感性，變形，熱裂傾向小)；3）經(jīng)淬火、回火后獲得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能(原始組織為球狀時(shí)，經(jīng)淬火回火后強(qiáng)度硬度相同時(shí)，塑性韌性更好，具有更高的接觸疲勞強(qiáng)度和更長的壽命)。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、球化退火工藝①低于Ac1點(diǎn)溫度的球化退火:概念：把退火鋼件加熱到略低于Ac1的溫度，經(jīng)過長時(shí)間的保溫。使碳化物由片狀變成球狀的方法。應(yīng)用：少。碳化物球化的幾種退火工藝1、低于Ac1溫度的球化退火2、往復(fù)球化退火3、一次球化退火第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日②

往復(fù)球化退火：概念：把鋼先加熱到略高于Ac1點(diǎn)的溫度，加熱保溫一段時(shí)間，而后又冷卻至略低于Ar1，應(yīng)用：此方法只適用于于小型工具，因粗大工件或裝入量很大時(shí)，往復(fù)加熱冷卻很難實(shí)現(xiàn)。

例如：碳鋼和低合金鋼加熱到AC1略高的溫度(730-740℃)保溫，而后冷卻至680℃，如此重復(fù)多次，最后空冷至室溫獲得球狀球光體。反復(fù)加熱可溶斷先共析滲碳體網(wǎng)，加速球化過程。碳化物球化的幾種退火工藝1、低于Ac1溫度的球化退火2、往復(fù)球化退火3、一次球化退火第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日③

一次球化退火法：概念：加熱到稍高于Ac1溫度保溫，然后冷到低于Ar1的溫度（550℃），出爐空冷或爐冷到室溫，形成球狀珠光體。應(yīng)用：目前生產(chǎn)上最常用的球化退火工藝，實(shí)際上為不完全退火法。說明：若鋼中含有網(wǎng)狀滲碳體，則要求球化退火前進(jìn)行一次正火處理，以去除網(wǎng)狀滲碳體，獲得細(xì)片狀珠光體。碳化物球化的幾種退火工藝1、低于Ac1溫度的球化退火2、往復(fù)球化退火3、一次球化退火第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日5、球化退火的原理：在加熱稍高于Ac1的溫度時(shí)，得到奧氏體及未溶解的滲碳體顆粒，或碳的富集區(qū)，在以后冷至低于Ar1溫度過程中，滲碳體粒子或面的富集區(qū)，作為珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)形核核心，形成球狀珠光體。6、保溫時(shí)間：4小時(shí)7、冷卻速度：20℃/h。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日五．再結(jié)晶退火1、概念經(jīng)過冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時(shí)間，使形變晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝。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），及壓延成型性能。3、應(yīng)用：存在加工硬化的冷變形金屬。冷加工變形和退火溫度對金屬組織和性能影響示意圖1硬度；2抗拉強(qiáng)度；3屈服強(qiáng)度；4內(nèi)應(yīng)力；5延伸率；6斷面收縮率；7再結(jié)晶晶粒大小第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日

4、再結(jié)晶退火溫度：一般鋼材再結(jié)晶退火溫度650~700℃；銅合金600~700℃；鋁合金350~400℃。六、去應(yīng)力退火：1、概念：為去除由于形變加工、鍛造、焊接等所引起的及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力（但不引起組織的變化）而進(jìn)行的退火。2、目的：去除殘余應(yīng)力。3、應(yīng)用：鑄造、鍛造、焊接等存在殘余應(yīng)力的工件。4、溫度的確定：去應(yīng)力退火的溫度范圍很寬，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。5、冷卻方式：去應(yīng)力退火均應(yīng)緩慢冷卻到室溫，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日

第三節(jié)鋼的正火1、概念：加熱溫度Ac3（Accm)

+（30~50℃），保溫然后空冷。第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、目的及用途：為消除網(wǎng)狀碳化物，過共析鋼的球化退火提供細(xì)片狀球光體，改善組織，消除熱加工缺陷。如消除粗大鐵素體塊，消除魏氏組織。提高硬度，改善切削加工性能。作為普通零件的最終熱處理。3、溫度選擇：為縮短工件在高溫時(shí)的停留時(shí)間，而心部又能達(dá)到要求得加熱溫度，采用稍高于完全退火的溫度。4、保溫時(shí)間：以工件燒透為準(zhǔn)。5、應(yīng)注意的問題：低碳鋼正火的目的：提高硬度，改善切削性能。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日對碳很低的鋼，如正火后硬度仍低，可造當(dāng)提高加熱溫度增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性獲得較細(xì)的珠光體，與分散度較大的鐵素體。中碳鋼正火：應(yīng)根據(jù)鋼的成分及工件尺寸來確定冷卻方式。過共析鋼正火：消除網(wǎng)狀碳化物。加熱時(shí)必須保證碳化物全部溶入奧氏體中，為抑制自由碳化物的析出使其獲得偽共析組織，采用較大冷速，如鼓風(fēng)，噴霧，甚至油冷，水冷至Ar1點(diǎn)以下，取出空冷。4．雙重正火有些鍛件的過熱組織或鑄件粗大鑄造組織，一次正火不能達(dá)到細(xì)化組織的目的，采用兩次正火。第一次正火：Ac3+150

~200℃以擴(kuò)散辦法消除粗大組織，使成分均勻。第二次正火：Ac3+30~50

℃

目的是為了細(xì)化組織。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)退火正火后鋼的組織和性能1、組織比較相同點(diǎn)：均是珠光體型組織不同點(diǎn)：正火得到的珠光體，過冷度較大，片間距細(xì)小；完全退火得到的珠光體片間距較大。2．性能比較亞共析鋼，正火的強(qiáng)度、硬度、韌性較高，塑性相仿；過共析鋼，退火后強(qiáng)度、硬度、韌性均低于正火的，只有球化退火的，因其所得組織為球狀珠光體，故其綜合性能優(yōu)于正火的。總之，對于含碳量相同的工件，正火后的強(qiáng)度和硬度要高于的退火的。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、退火與正火的選用

根據(jù)鋼種，前后連接的冷熱加工工藝，以及最終加工零件使用條件來進(jìn)行。選擇原則：含碳小于0.25%的鋼應(yīng)采用正火，以提高硬度，改善切削加工性能。含碳量為0.25~0.5%的鋼,可以采用退火或正