退火工藝,原來并不難!今天我們來聊一聊退火工藝、退火方法的分類、方式和方法選用。
退火工藝
將金屬或合金加熱到適當溫度,保溫一定時間,然后緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻),的熱處理工藝叫做退火。
退火的實質是將鋼加熱到奧氏體化后進行珠光體轉變,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,便于機加工和冷變形加工。
(2)均勻鋼的化學成分及組織,細化晶粒,改善鋼的性能或為淬火作組織準備。
(3)消除內應力和加工硬化,以防變形和開裂。
退火和正火主要用于預備熱處理,對于受力不大、性能要求不高的零件,退火和正火也可作為最終熱處理。
退火方法的分類
七類退火方式
1、完全退火
目的:細化晶粒、均勻組織、消除內應力、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。
實際生產中,為提高生產率,退火冷卻至500℃左右即出爐空冷。
2、等溫退火
完全退火需要的時間長,尤其是過冷奧氏體化比較穩(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轉變?yōu)镻,再空冷至室溫,可大大縮短退火時間,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,保溫適當時間后,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,轉變較易控制。
適用于A較穩(wěn)定的鋼:高碳鋼(wc>0.6%)、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,因為等溫退火不易使工件內部或批量工件都達到等溫溫度。
3、不完全退火
工藝:將鋼加熱到Ac1~Ac3(亞共析鋼)或Ac1~Accm(過共析鋼)經保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。
主要用于過共析鋼獲得球狀珠光體組織,以消除內應力,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,保溫時間不宜太長,一般以2~4h為宜,冷卻方式通常采用爐冷,或在Ar1以下20℃左右進行較長時間等溫。
主要用于共析鋼和過共析鋼,如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。過共析鋼經軋制、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,在以后的淬火過程中也容易變形和開裂。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,奧氏體晶粒不易粗大,冷卻時變形和開裂傾向小。如果過共析鋼有網(wǎng)狀滲碳體存在時,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℃,保溫適當時間,然后隨爐緩慢冷卻。要求退火前原始組織為細片狀珠光體,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的溫度進行等溫(一般在Ar1以下10~30℃)。等溫結束后隨爐緩冷到500℃左右即出爐空冷。有周期短,球化組織均勻,質量易控等優(yōu)點。
c)往復球化退火工藝。
5、擴散退火(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時間保溫,然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。
目的:消除鑄錠在凝固過程中產生的枝晶偏析及區(qū)域偏析,使成分和組織均勻化。
擴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,
保溫時間一般為10~15小時。擴散退火后需完全退火及正火處理,以細化組織。
應用于一些優(yōu)質合金鋼及偏析較嚴重的合金鋼鑄件及鋼錠。
6、去應力退火
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。
去應力退火溫度低于A1,因此去應力退火不引起組織變化。
目的:消除殘余內應力。
7、再結晶退火
再結晶退火又稱中間退火,是把冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上保持適當時間,使變形晶粒重新轉變?yōu)榫鶆虻容S晶粒而消除加工硬化和殘余應力的熱處理工藝。
再結晶現(xiàn)象的產生,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)生再結晶現(xiàn)象的最低溫度稱為最低再結晶溫度。一般金屬材料的最低再結晶溫度為:T再=0.4T。
再結晶退火的加熱溫度應比最低再結晶溫度高100~200℃(鋼材的最低再結晶溫度為450℃左右),適當保溫后緩慢冷卻。
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,為了縮短退火時間,可以選用等溫退火;
(2)過共析鋼一般選用球化退火,要求不高時,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也用球化退火;
(3)為了消除加工硬化,可以選用再結晶退火;
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