鋼材退火是什么(鋼材退火是什么意思)

摘要:本篇文章給大家談?wù)勪摬耐嘶鹗鞘裁?,以及鋼材退火是什么意思?duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),希望對(duì)各位有所幫助。鋼鐵行業(yè)中的“退火”是什么工藝?他能給產(chǎn)品帶...

本篇文章給大家談?wù)勪摬耐嘶鹗鞘裁?,以及鋼材退火是什么意思?duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),希望對(duì)各位有所幫助。

鋼材退火是什么(鋼材退火是什么意思)

鋼鐵行業(yè)中的“退火”是什么工藝?他能給產(chǎn)品帶來(lái)什么好處?

1.鋼的退火

退火是生產(chǎn)中常用的預(yù)備熱處理工藝。大部分機(jī)器零件及工、模具的毛坯經(jīng)退火后,可消除鑄、鍛及焊件的內(nèi)應(yīng)力與成分的組織不均勻性;能改善和調(diào)整鋼的力學(xué)性能,為下道工序作好組織準(zhǔn)備。對(duì)性能要求不高、不太重要的零件及一些普通鑄件、焊件,退火可作為最終熱處理。

鋼的退火是把鋼加熱到適當(dāng)溫度,保溫一定時(shí)間,然后緩慢冷卻,以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。退火的目的在于均勻化學(xué)成分、改善機(jī)械性能及工藝性能、消除或減少內(nèi)應(yīng)力并為零件最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。

鋼的退火工藝種類頗多,按加熱溫度可分為兩大類:一類是在臨界溫度(Ac3或Ac1)以上的退火,也稱為相變重結(jié)晶退火。包括完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火和擴(kuò)散退火等;另一類是在臨界溫度(Ac1)以下的退火,也稱低溫退火。包括再結(jié)晶退火、去應(yīng)力和去氫退火等。按冷卻方式可分為連續(xù)冷卻退火及等溫退火等。

2.鋼的淬火與回火

鋼的淬火與回火是熱處理工藝中很重要的、應(yīng)用非常廣泛的工序。淬火能顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。如果再配以不同溫度的回火,即可消除(或減輕)淬火內(nèi)應(yīng)力,又能得到強(qiáng)度、硬度和韌性的配合,滿足不同的要求。所以,淬火和回火是密不可分的兩道熱處理工藝。

2.1 鋼的淬火

淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上,保溫后以大于臨界冷卻速度(Vc)冷卻,以得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。

何為鋼的退火?有何目的?

將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻,有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝

(1) 降低硬度,改善切削加工性;

(2)消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,減少變形與裂紋傾向;

(3)細(xì)化晶粒,調(diào)整組織,消除組織缺陷。

(4)均勻材料組織和成分,改善材料性能或?yàn)橐院鬅崽幚碜鼋M織準(zhǔn)備。

什么是退火,有什么作用

將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度,保溫一定時(shí)間,然后緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻),的熱處理工藝叫做退火。

退火的實(shí)質(zhì)是將鋼加熱到奧氏體化后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變,退火后的組織是接近平衡后的組織。

退火的目的:

(1)降低鋼的硬度,提高塑性,便于機(jī)加工和冷變形加工;

(2)均勻鋼的化學(xué)成分及組織,細(xì)化晶粒,改善鋼的性能或?yàn)榇慊鹱鹘M織準(zhǔn)備;

(3)消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化,以防變形和開(kāi)裂。

退火和正火主要用于預(yù)備熱處理,對(duì)于受力不大、性能要求不高的零件,退火和正火也可作為最終熱處理。

關(guān)于熱處理其實(shí)還有四把火:正火、退火、淬火、回火。

正火、退火、淬火、回火

七類退火方式

1、完全退火

工藝:將鋼加熱到Ac3以上20~30℃,保溫一段時(shí)間后緩慢冷卻(隨爐)以獲得接近平衡組織的熱處理工藝(完全奧氏體化)。

完全退火主要用于亞共析鋼(wc=0.3~0.6%),一般是中碳鋼及低、中碳合金鋼鑄件、鍛件及熱軋型材,有時(shí)也用于它們的焊接件。低碳鋼完全退火后硬度偏低,不利于切削加工;過(guò)共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩慢冷卻退火時(shí),F(xiàn)e3CⅡ會(huì)以網(wǎng)狀沿晶界析出,使鋼的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性顯著降低,給最終熱處理留下隱患。

目的:細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善鋼的切削加工性。 亞共析鋼完全退火后的組織為F+P。

實(shí)際生產(chǎn)中,為提高生產(chǎn)率,退火冷卻至500℃左右即出爐空冷。

2、等溫退火

完全退火需要的時(shí)間長(zhǎng),尤其是過(guò)冷奧氏體化比較穩(wěn)定的合金鋼。如將奧氏體化后的鋼較快地冷至稍低于Ar1溫度等溫,是A轉(zhuǎn)變?yōu)镻,再空冷至室溫,可大大縮短退火時(shí)間,這種退火方法叫等溫退火。

工藝:將鋼加熱到高于Ac3(或Ac1)的溫度,保溫適當(dāng)時(shí)間后,較快冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度,并等溫保持,使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w,然后空冷至室溫的熱處理工藝。

目的:與完全退火相同,轉(zhuǎn)變較易控制。

適用于A較穩(wěn)定的鋼:高碳鋼(wc0.6%)、合金工具鋼、高合金鋼(合金元素的總量10%)。等溫退火還有利于獲得均勻的組織和性能。但不適用于大截面鋼件和大批量爐料,因?yàn)榈葴赝嘶鸩灰资构ぜ?nèi)部或批量工件都達(dá)到等溫溫度。

3、不完全退火

工藝:將鋼加熱到Ac1~Ac3(亞共析鋼)或Ac1~Accm(過(guò)共析鋼)經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。

主要用于過(guò)共析鋼獲得球狀珠光體組織,以消除內(nèi)應(yīng)力,降低硬度,改善切削加工性。球化退火是不完全退火的一種。

4、球化退火

使鋼中碳化物球狀化,獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。

工藝:加熱至Ac1以上20~30℃溫度,保溫時(shí)間不宜太長(zhǎng),一般以2~4h為宜,冷卻方式通常采用爐冷,或在Ar1以下20℃左右進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間等溫。

主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼,如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。過(guò)共析鋼經(jīng)軋制、鍛造后空冷的組織是片層狀的珠光體與網(wǎng)狀滲碳體,這種組織硬而脆,不僅難 以切削加工,在以后的淬火過(guò)程中也容易變形和開(kāi)裂。球化退火得到球狀珠光體,在球狀珠光體中,滲碳體呈球狀的細(xì)小顆粒,彌散分布在鐵素體基體上。球狀珠光 體與片狀珠光體相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加熱時(shí),奧氏體晶粒不易粗大,冷卻時(shí)變形和開(kāi)裂傾向小。如果過(guò)共析鋼有網(wǎng)狀滲碳體存在時(shí),必須 在球化退火前采用正火工藝消除,才能保證球化退火正常進(jìn)行。

目的:降低硬度、均勻組織、改善切削加工性為淬火作組織準(zhǔn)備。 球化退火工藝方法很多,主要有:

a)一次球化退火工藝:將鋼加熱到Ac1以上20~30℃,保溫適當(dāng)時(shí)間,然后隨爐緩慢冷卻。要求退火前原始組織為細(xì)片狀珠光體,不允許有滲碳體網(wǎng)存在。

b)等溫球化退火工藝:將鋼加熱保溫后,隨爐冷卻到略低于Ar1的溫度進(jìn)行等溫(一般在Ar1以下10~30℃)。等溫結(jié)束后隨爐緩冷到500℃左右即出爐空冷。有周期短,球化組織均勻,質(zhì)量易控等優(yōu)點(diǎn)。

c)往復(fù)球化退火工藝。

5、擴(kuò)散退火(均勻化退火)

工藝:將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。

目的:消除鑄錠在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析,使成分和組織均勻化。

擴(kuò)散退火的加熱溫度很高,通常為Ac3或Accm以上100~200℃,具體溫度視偏析程度及鋼種而定,

保溫時(shí)間一般為10~15小時(shí)。擴(kuò)散退火后需完全退火及正火處理,以細(xì)化組織。

應(yīng)用于一些優(yōu)質(zhì)合金鋼及偏析較嚴(yán)重的合金鋼鑄件及鋼錠。

6、去應(yīng)力退火

工藝:將鋼件加熱至低于Ac1的某一溫度(一般為500~650℃),保溫,然后隨爐冷卻。

去應(yīng)力退火溫度低于A1,因此去應(yīng)力退火不引起組織變化。

目的:消除殘余內(nèi)應(yīng)力。

7、再結(jié)晶退火

再結(jié)晶退火又稱中間退火,是把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,使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻容S晶粒而消除加工硬化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝。

再結(jié)晶現(xiàn)象的產(chǎn)生,首先必須有一定量的冷塑性變形,其次必須加熱到一定溫度以上。發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度稱為最低再結(jié)晶溫度。一般金屬材料的最低再結(jié)晶溫度為:

T再=0.4T熔

再結(jié)晶退火的加熱溫度應(yīng)比最低再結(jié)晶溫度高100~200℃(鋼材的最低再結(jié)晶溫度為450℃左右),適當(dāng)保溫后緩慢冷卻。

退火方法的選用

退火方法的選用一般有以下幾個(gè)原則:

(1)亞共析組織的各種鋼一般選用完全退火,為了縮短退火時(shí)間,可以選用等溫退火;

(2)過(guò)共析鋼一般選用球化退火,要求不高時(shí),可以選用不完全退火。工具鋼、軸承鋼常選用球化退火。低碳鋼或中碳鋼的冷擠壓件和冷鐓件有時(shí)也用球化退火;

(3)為了消除加工硬化,可以選用再結(jié)晶退火;

(4)為了消除各種加工過(guò)程中所引起的內(nèi)應(yīng)力,可以選用去應(yīng)力退火;

(5)有些高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼的大型鑄鋼件,為了改善組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的不均勻性,常選用擴(kuò)散退火。

鋼材的退火和回火有什么區(qū)別?

鋼材退火和回火目的相同,作用不同。退火的主要作用是讓金屬軟化,韌性加強(qiáng),應(yīng)用于多種金屬加工;回火主要用于鋼件淬火后降低脆性。

鋼材退火是把鋼加熱到適當(dāng)溫度,保溫一定時(shí)間,然后緩慢冷卻,以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。退火的目的在于均勻化學(xué)成分、改善機(jī)械性能及工藝性能、消除或減少內(nèi)應(yīng)力并為零件最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。大部分機(jī)器零件及工、模具的毛坯經(jīng)退火后,可消除鑄、鍛及焊件的內(nèi)應(yīng)力與成分的組織不均勻性;能改善和調(diào)整鋼的力學(xué)性能,為下道工序作好組織準(zhǔn)備。對(duì)性能要求不高、不太重要的零件及一些普通鑄件、焊件,退火可作為最終熱處理。

鋼材回火是將淬火鋼加熱至一定溫度,保溫一定時(shí)間后,以適當(dāng)方式冷卻到室溫的熱處理工藝。鋼材回火是緊接淬火的下道熱處理工序,決定了鋼在使用狀態(tài)下的組織和性能,關(guān)系著工件的使用壽命,是關(guān)鍵工序。 回火的主要目的是減少或消除淬火應(yīng)力;保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變,使工件尺寸和性能穩(wěn)定;提高鋼的熱性和塑性,選擇不同的回火溫度,獲得硬度、強(qiáng)度、塑性或韌性的適當(dāng)配合,以滿足不同工件的性能要求。

金屬材料中的正火回火退火淬火各是什么意思?

退火:將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間,然后使它慢慢冷卻,稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度,經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的,是為了消除組織缺陷,改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒,提高鋼的力學(xué)性能,減少殘余應(yīng)力;同時(shí)可降低硬度,提高塑性和韌性,改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力,又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備,故退火是屬于半成品熱處理,又稱預(yù)先熱處理。

  正火:正火是將鋼加熱到臨界溫度以上,使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體,然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體,對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格,提高綜合力學(xué)性能,對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。

  淬火:淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上,保溫一段時(shí)間,然后很快放入淬火劑中,使其溫度驟然降低,以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻,而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度,但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有:水、油、堿水和鹽類溶液等。而高速鋼的淬火劑可以是“風(fēng)”,所以高速鋼又被稱為“風(fēng)鋼”。

鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過(guò)共析鋼)以上溫度,保溫一段時(shí)間,使之全部或部分奧氏體化,然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進(jìn)行馬氏體(或貝氏體)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。

以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù),加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻奧氏體晶粒,淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織。

淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變,得到馬氏體或貝氏體組織,然后配合以不同溫度的回火,以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等,從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。

回火:將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度,再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,降低硬度和脆性,以取得預(yù)期的力學(xué)性能?;鼗鸱指邷鼗鼗?、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。

低溫回火得到的是回火馬氏體組織;中溫回火得到的是回火托氏體;高溫回火得到的是回火索氏體。

什么是鋼材的退火

退火

annealing

將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻,有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。目的是使經(jīng)過(guò)鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化,改善塑性和韌性,使化學(xué)成分均勻化,去除殘余應(yīng)力,或得到預(yù)期的物理性能。退火工藝隨目的之不同而有多種,如重結(jié)晶退火、等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火,以及穩(wěn)定化退火、磁場(chǎng)退火等等。

退火的一個(gè)最主要工藝參數(shù)是最高加熱溫度(退火溫度),大多數(shù)合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎(chǔ)的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎(chǔ)(圖1)。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度,視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線溫度以下、固溶度線溫度以上或以下的某一溫度。

重結(jié)晶退火 應(yīng)用于平衡加熱和冷卻時(shí)有固態(tài)相變(重結(jié)晶)發(fā)生的合金。其退火溫度為各該合金的相變溫度區(qū)間以上或以內(nèi)的某一溫度。加熱和冷卻都是緩慢的。合金于加熱和冷卻過(guò)程中各發(fā)生一次相變重結(jié)晶,故稱為重結(jié)晶退火,常被簡(jiǎn)稱為退火。

這種退火方法,相當(dāng)普遍地應(yīng)用于鋼。鋼的重結(jié)晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(共析鋼或過(guò)共析鋼)以上30~50℃,保持適當(dāng)時(shí)間,然后緩慢冷卻下來(lái)。通過(guò)加熱過(guò)程中發(fā)生的珠光體(或者還有先共析的鐵素體或滲碳體)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體(第一回相變重結(jié)晶)以及冷卻過(guò)程中發(fā)生的與此相反的第二回相變重結(jié)晶,形成晶粒較細(xì)、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。退火溫度在Ac3以上(亞共析鋼)使鋼發(fā)生完全的重結(jié)晶者,稱為完全退火,退火溫度在Ac1與Ac3之間 (亞共析鋼)或Ac1與Acm之間(過(guò)共析鋼),使鋼發(fā)生部分的重結(jié)晶者,稱為不完全退火。前者主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件,以消除組織缺陷(如魏氏組織、帶狀組織等),使組織變細(xì)和變均勻,以提高鋼件的塑性和韌性。后者主要用于中碳和高碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛軋件。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時(shí),形成的珠光體較細(xì)、硬度較高;若停鍛、停軋溫度過(guò)低,鋼件中還有大的內(nèi)應(yīng)力。此時(shí)可用不完全退火代替完全退火,使珠光體發(fā)生重結(jié)晶,晶粒變細(xì),同時(shí)也降低硬度,消除內(nèi)應(yīng)力,改善被切削性。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過(guò)共析鋼球化退火,也是不完全退火。

重結(jié)晶退火也用于非鐵合金,例如鈦合金于加熱和冷卻時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,低溫為 相(密排六方結(jié)構(gòu)),高溫為 相(體心立方結(jié)構(gòu)),其中間是“+”兩相區(qū),即相變溫度區(qū)間。為了得到接近平衡的室溫穩(wěn)定組織和細(xì)化晶粒,也進(jìn)行重結(jié)晶退火,即緩慢加熱到高于相變溫度區(qū)間不多的溫度,保溫適當(dāng)時(shí)間,使合金轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗟募?xì)小晶粒;然后緩慢冷卻下來(lái),使相再轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷颍珒上嗟募?xì)小晶粒。

等溫退火 應(yīng)用于鋼和某些非鐵合金如鈦合金的一種控制冷卻的退火方法。對(duì)鋼來(lái)說(shuō),是緩慢加熱到 Ac3(亞共析鋼)或 Ac1(共析鋼和過(guò)共析鋼)以上不多的溫度,保溫一段時(shí)間,使鋼奧氏體化,然后迅速移入溫度在A1以下不多的另一爐內(nèi),等溫保持直到奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢訝钪楣怏w(亞共析鋼還有先共析鐵素體;過(guò)共析鋼還有先共析滲碳體)為止,最后以任意速度冷卻下來(lái)(通常是出爐在空氣中冷卻)。等溫保持的大致溫度范圍在所處理鋼種的等溫轉(zhuǎn)變圖上A1至珠光體轉(zhuǎn)變鼻尖溫度這一區(qū)間之內(nèi)(見(jiàn)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖);具體溫度和時(shí)間,主要根據(jù)退火后所要求的硬度來(lái)確定(圖2)。等溫溫度不可過(guò)低或過(guò)高,過(guò)低則退火后硬度偏高;過(guò)高則等溫保持時(shí)間需要延長(zhǎng)。鋼的等溫退火的目的,與重結(jié)晶退火基本相同,但工藝操作和所需設(shè)備都比較復(fù)雜,所以通常主要是應(yīng)用于過(guò)冷奧氏體在珠光體型相變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變相當(dāng)緩慢的合金鋼。后者若采用重結(jié)晶退火方法,往往需要數(shù)十小時(shí),很不經(jīng)濟(jì);采用等溫退火則能大大縮短生產(chǎn)周期,并能使整個(gè)工件獲得更為均勻的組織和性能。等溫退火也可在鋼的熱加工的不同階段來(lái)用。例如,若讓空冷淬硬性合金鋼由高溫空冷到室溫時(shí),當(dāng)心部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體之時(shí),在已發(fā)生了馬氏體相變的外層就會(huì)出現(xiàn)裂紋;若將該類鋼的熱鋼錠或鋼坯在冷卻過(guò)程中放入700℃左右的等溫爐內(nèi),保持等溫直到珠光體相變完成后,再出爐空冷,則可免生裂紋。

含相穩(wěn)定化元素較高的鈦合金,其相相當(dāng)穩(wěn)定,容易被過(guò)冷。過(guò)冷的相,其等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(圖3)與鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖相似。為了縮短重結(jié)晶退火的生產(chǎn)周期并獲得更細(xì)、更均勻的組織,亦可采用等溫退火。

均勻化退火 亦稱擴(kuò)散退火。應(yīng)用于鋼及非鐵合金(如錫青銅、硅青銅、白銅、鎂合金等)的鑄錠或鑄件的一種退火方法。將鑄錠或鑄件加熱到各該合金的固相線溫度以下的某一較高溫度,長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻下來(lái)。均勻化退火是使合金中的元素發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散,來(lái)減輕化學(xué)成分不均勻性(偏析),主要是減輕晶粒尺度內(nèi)的化學(xué)成分不均勻性(晶內(nèi)偏析或稱枝晶偏析)。均勻化退火溫度所以如此之高,是為了加快合金元素?cái)U(kuò)散,盡可能縮短保溫時(shí)間。合金鋼的均勻化退火溫度遠(yuǎn)高于Ac3,通常是1050~1200℃。非鐵合金錠進(jìn)行均勻化退火的溫度一般是“0.95固相線溫度(K)”,均勻化退火因加熱溫度高,保溫時(shí)間長(zhǎng),所以熱能消耗量大。

球化退火 只應(yīng)用于鋼的一種退火方法。將鋼加熱到稍低于或稍高于Ac1的溫度或者使溫度在A1上下周期變化,然后緩冷下來(lái)。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄?,均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、被切削性好、冷形變能力大。對(duì)工具鋼來(lái)說(shuō),這種組織是淬火前最好的原始組織。

球化退火的具體工藝(圖4)有:①普通(緩冷)球化退火(圖4a),緩冷適用于多數(shù)鋼種,尤其是裝爐量大時(shí),操作比較方便,但生產(chǎn)周期長(zhǎng);②等溫球化退火(圖4b),適用于多數(shù)鋼種,特別是難于球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼(如滾動(dòng)軸承鋼);其生產(chǎn)周期比普通球化退火短,不過(guò)需要有能夠控制共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子;③周期球化退火(圖4c),適用于原始組織為片層狀珠光體組織的鋼,其生產(chǎn)周期也比普通球化退火短,不過(guò)在設(shè)備裝爐量大的條件下,很難按控制要求改變溫度,故在生產(chǎn)中未廣泛采用;④低溫球化退火(圖4d),適用于經(jīng)過(guò)冷形變加工的鋼以及淬火硬化過(guò)的鋼(后者通常稱為高溫軟化回火);⑤形變球化退火,形變加工對(duì)球化有加速作用,將形變加工與球化結(jié)合起來(lái),可縮短球化時(shí)間。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材(如帶材)(圖4e是在Acm或Ac3與Ac1之間進(jìn)行短時(shí)間、大形變量的熱形變加工者;圖4f是在常溫先予以形變加工者;圖4g是利用鍛造余熱進(jìn)行球化者)。

再結(jié)晶退火 應(yīng)用于經(jīng)過(guò)冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內(nèi)部組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒,消除形變硬化,恢復(fù)金屬或合金的塑性和形變能力(回復(fù)和再結(jié)晶)。若欲保持金屬或合金表面光亮,則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火。

去除應(yīng)力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時(shí)由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過(guò)程中也產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。若內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去除,常導(dǎo)致工件變形甚至形成裂紋。去除應(yīng)力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度(例如,灰口鑄鐵是500~550℃,鋼是500~650℃),保溫一段時(shí)間,使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫,然后緩冷下來(lái)。應(yīng)該指出,去除應(yīng)力退火并不能將內(nèi)應(yīng)力完全去除,而只是部分去除,從而消除它的有害作用。

還有一些專用退火方法,如不銹耐酸鋼穩(wěn)定化退火;軟磁合金磁場(chǎng)退火;硅鋼片氫氣退火;可鍛鑄鐵可鍛化退火等。

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退火 annealing

將工件加熱到預(yù)定溫度,保溫一定的時(shí)間后緩慢冷卻的金屬熱處理工藝。退火的目的在于:①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過(guò)程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力,防止工件變形、開(kāi)裂。②軟化工件以便進(jìn)行切削加工。③細(xì)化晶粒,改善組織以提高工件的機(jī)械性能。④為最終熱處理(淬火、回火)作好組織準(zhǔn)備。常用的退火工藝有:①完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30~50℃,保溫一段時(shí)間,然后隨爐緩慢冷卻,在冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變,即可使鋼的組織變細(xì)。②球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上20~40℃,保溫后緩慢冷卻,在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?,從而降低了硬度。③等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度,以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度,保溫適當(dāng)時(shí)間,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體,硬度即可降低。④再結(jié)晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現(xiàn)象(硬度升高、塑性下降)。加熱溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50~150℃ ,只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。⑤石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右 ,保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻 ,使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。⑥擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化,提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下 ,將鑄件加熱到盡可能高的溫度,并長(zhǎng)時(shí)間保溫,待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。⑦去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100~200℃,保溫后在空氣中冷卻,即可消除內(nèi)應(yīng)力。

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