A. 钢的分类
1、钢的热处理
钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构,从而获得所需要性能的一种工艺。钢的热处理路线图,如图所示:
2、钢的热处理分类
(1)根据工艺方法来分
1)整体热处理(退火、正火、淬火、回 火);
2)表面热处理(火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火等);
3)化学热处理(渗碳、渗氮、渗其它元素等)。
(2)根据热处理在零件加工中的作用分
1)预先热处理(退火、正火):为机械零件切削加工前的一个中间工序,以改善切削加工性能及为后续作组织准备。
2)最终热处理(淬火、回火):获得零件最终使用性能的热处理 。
3、过热度和过冷度
加热和冷却时相图上临界点位置,如图所示:
平衡态相变线 A1、A3、Acm
加热(过热度) Ac1、Ac3、Accm
冷却(过冷度) Ar1、Ar3、Arcm 奥氏体的形成 奥氏体化——若温度高于相变温度钢,在加热和保温阶段,将发生室温下的组织向A的转变,称为奥氏体化。
奥氏体形成的四个步骤:
1)奥氏体晶核的形成; A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生;
2)奥氏体晶核长大;(3)残余渗碳体的溶解;(4)奥氏体的均匀化
共析钢加热到Ac1点相变温度亚共析钢——加热到Ac3以上;
过共析钢——理论上应加热到Accm以上,但实际上低于Accm。因为加热到Accm以上,渗碳体会全部溶解,奥氏体晶粒也会迅速长大,组织粗化,脆性增加。加热和冷却时相图上临界点位置,如图所示: 奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素 1、奥氏体晶粒度
1)起始晶粒度——室温下各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。
2)实际晶粒度——钢在具体的热处理或加热条件下实际获得的奥氏体晶粒度的大小。分为10级,1级最粗。
3)本质晶粒度——表示奥氏体晶粒长大的倾向性。不表示晶粒的大小。
本质粗晶粒钢:奥氏体晶粒度随着加热温度的升高不断地迅速长大。(如图6-3)
本质细晶粒钢:奥氏体晶粒度只有加热到较高温度才显著长大。
2、奥氏体晶粒长大及影响因素
1)加热温度和保温时间——加热温度越高,晶粒长大越快,奥氏体越粗大;保温时间延长,晶粒不断长大,但长大速度越来越慢。
2)加热速度——加热速度越大,形核率越高,因而奥氏体的起始晶粒越小,而且晶粒来不及长大。
3)碳及合金元素
4)钢的原始组织 过冷奥氏体——在共析温度(A1)以下存在的不稳定状态的奥氏体,以符号A冷表示。
随着过冷度的不同,过冷奥氏体将发生三种类型转变:1)珠光体型转变;2)贝氏体型转变;3)马氏体型转变。 珠光体型转变(高温转变) (一)珠光体组织形态及性能
☆过冷奥氏体在A1~ 550℃温度范围内将转变成珠光体类型组织。该组织为铁素体与渗碳体层片相间的机械混合物。这类组织可细分为:见图表所示:
(二)珠光体转变过程:如图所示:
典型的扩散相变:
1)碳原子和铁原子迁移;
2)晶格重构。 贝氏体型转变(中温转变) (一)贝氏体组织形态和性能
◆过冷奥氏体在550℃~Ms点温度范围内将转变成贝氏体类型组织。贝氏体用符号字母B表示。根据贝氏体的组织形态可分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下)。如图所示:
贝氏体的力学性能
1)550~350℃——上贝氏体B上——羽毛状—— 40~45HRC——脆性较大——基本上无实用价值;
2)350℃~Ms——下贝氏体B下——黑色竹叶状——45~55HRC——优良的综合力学性能——常用 。
(二)贝氏体转变过程
半扩散型转变——只发生碳原子扩散,大质量的铁原子基本不扩散 。 马氏体型转变(低温转变) (一)马氏体组织形态和性能
当奥氏体以极大的冷却速度过冷至Ms点以下,(对于共析钢为230℃以下)时,将转变成马氏体类型组织。获得马氏体是钢件强化的重要基础。
1、马氏体的晶体结构
马氏体M是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体转变时,奥氏体中的C全部保留在马氏体中。体心正方晶格(a=b≠c); c/a——正方度;
M中碳的质量分数越高,其正方度越大,晶格畸变越严重,M的硬度也就越高。 如图所示:
2、马氏体的组织形态
钢中马氏体组织形态主要有两种类型:1)板条状马氏体,也称位错马氏体;2)针片状马氏体,也称孪晶马氏体。(参考图6—10)
Wc<0.2%——板条状马氏体(如图6-14);0.2%≦Wc≦1%——板条状马氏体和针片状马氏体;Wc>1%——针片状马氏体
3、马氏体的性能
主要特点:高硬度高强度——马氏体强化的主要原因是过饱和碳原子引起的晶格畸变,即固溶强化。
板条状马氏体塑性韧性较好;高碳片状马氏体的塑性韧性都较差。
在保证足够的强度和硬度的情况下,尽可能获得较多的板条状马氏体。
(二)马氏体转变特点
1) 无扩散性——马氏体转变是非扩散性转变,因而转变过程中没有成分变化,M的含碳量和原来A的相同。
2)切变共格和表面浮凸现象——由于原子不能进行扩散,因而晶格转变只能以切变的机制进行。
3)变温形成——M只有在不断降低温度的条件下,转变才能继续进行。
4)高速长大——马氏体生长速度极快,片间相撞容易在马氏体片内产生显微裂纹。
5) 转变不完全——残余奥氏体A残——MS点越高,M越多,A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关,主要取决于含碳量与合金元素的含量。如图所示: 过冷奥氏体转变曲线 由于转变温度不同,过冷奥氏体将按不同机理转变成不同的组织(P、B、M)。转变类型主要取决于转变温度,但转变量和速度又与时间密切相关。
过冷奥氏体转变曲线——表示温度、时间、和转变量三者之间的关系曲线。
(一)过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体等温转变曲线又叫C曲线,也称为TTT曲线。如图所示: 冷却方式:
1)等温冷却
2)连续冷却
1、等温转变曲线的建立
等温转变曲线可以用金相法、膨胀法、电阻法和热分析法等多种方法建立。
共析碳钢C曲线的建立,如图所示:
2、共析钢C曲线分析
☆①为珠光体转变区;②为贝氏体转变区;③为马氏体转变区。
☆孕育期:转变开始线与纵坐标轴之间的距离。
☆鼻尖:孕育期最短处,过冷奥氏体最不稳定。—550℃
共析钢C曲线,如图所示:
3、影响C曲线的因素
1)在正常加热条件下,Wc<0.77%时,含碳量增加,C曲线右移; Wc>0.77%时,含碳量增加,C曲线左移。所以,共析钢的过冷 奥氏体最稳定。
2)亚共析钢——先析出 F;过共析钢——先析出渗碳体。
(2)合金元素的影响(如图6-20)——除钴以外,所有的合金元素溶入奥氏体后,都增大过冷奥氏体A的稳定性,使C曲线右移。碳化物含量较多时,对曲线的形状也有影响。
(3)加热温度和保温时间的影响——随着加热温度的提高和保温时间的延长,这使奥氏体的成分更加均匀,晶粒粗大,这些都提高过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移。
(二)过冷奥氏体连续冷却转变曲线
在实际生产中,过冷奥氏体大多是在连续冷却时转变的,这就需要测定和利用过冷奥氏体连续转变曲线。
过冷却奥氏体连续转变曲线又叫CCT曲线。
过冷奥氏体连续转变曲线(CCT曲线)与TTT曲线的区别:
1、连续冷却曲线靠右一些;
2、连续冷却曲线只有C曲线的上半部分,而没有下半部分。也就是说而没有贝氏体转变。
☆临界冷却速度——获得马氏体的最小冷却速度。
☆vk是CCT曲线的临界冷却速度;
☆vk’是TTT曲线的临界冷却速度。
☆vk’ ≈1.5 vk
☆凡是使C曲线右移的因素都会减小临界冷却速度。
过冷奥氏体等温转变曲线的实际应用
生产上常用C曲线来分析钢在连续冷却条件下的组织。(如图)
1)炉冷V1——珠光体P;
2)空冷V2——索氏体S;
3)油冷V3——托氏体T+马氏体M;
4)水冷V4——马氏体M+残余奥氏体A残 。 退火和正火的主要目的 1)调整硬度以便切削加工(170HBS~250HBS); 2)消除残余应力,防止变形、开裂;
3)细化晶粒,改善组织,提高力学性能;
4)为最终热处理作组织准备。 退火 ◆将金属加热到适当的温度,保持一定时间,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺。
◆退火根据钢的成分和工艺目的不同,可分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火等。
1、完全退火(重结晶退火、普通退火)
将钢完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡组织的退火工艺。
主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧型材和焊接件。
加热温度Ac3+(30~50)℃。
完全退火工艺曲线图,如图所示:
2、球化退火(不完全退火)
使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。
主要用于过共析钢;
目的在于降低硬度、改善切削加工性能,并为后续的淬火做组织准备。
得到的组织——粒状P(F基体上弥散分布着颗粒状渗碳体的组织)
加热温度Ac1+(20~40)℃
3、等温退火
加热到高于Ac3(或Ac1)温度,保持适当时间后,较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度保持使奥氏体转变为珠光体型组织,然后在空气中冷却的退火工艺。
对于亚共析钢可代替完全退火,对于过共析钢可代替球化退火。
等温退火工艺图,如图所示:
4、均匀化退火(扩散退火)
将铸件加热到略低于固相线温度(一般低于100 ℃)长时间保温,然后缓冷的热处理工艺。
主要用于消除某些具有化学成分偏析的铸钢件及铸锭。
加热温度Ac3+(150~200) ℃
5、去应力退火(无相变退火)
将工件加热到Ac1以下(100~200)℃保温后随炉冷却到160℃以下出炉空冷。
主要用于消除内应力,稳定尺寸,防止变形与开裂。
加热温度通常为500℃~650℃。 正火 正火是将钢加热到Ac3(或Accm)以上(30~50)℃,保温适当的时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺,正火组织为索氏体;
正火与退火的主要区别:1)冷却速度不同;2)正火后的组织比较细,比退火强度、硬度有所提高,而且生产周期短,操作简单;
过共析钢正火后可消除网状碳化物;低碳钢正火后可显著改善切削加工性能;
正火是一种优先采用的预先热处理工艺。
各种退火和正火加热温度比较
1)均匀化退火:Ac3+(150~200) ℃
2) 正火: Ac3或Accm+(30~50)℃
3)完全退火:Ac3+(20~50)℃
4)球化退火:Ac1+(20~40)℃
5)去应力退火:500℃~650℃ 淬火——将钢加热到Ac3或Ac1相变点以上某一温度,保持一定时间,然后以大于vk的速度冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 淬火的主要目的——获得马氏体或下贝氏体,为以后获得各种力学性能的回火组织作准备。 淬火温度的选择 1)亚共析钢:Ac3+(30~50)℃(要完全 奥氏体化) 2)过共析钢:Ac1+(30~50)℃(是部分奥氏体化)
3)合金钢的淬火温度允许比碳素钢高,一般为临界点以上(50~100)℃。
碳素钢的淬火加热温度范围,如图所示: 淬火介质 理想的淬火冷却速度,如图6—26所示。
在C曲线“鼻尖”附近快冷,而在Ms点附近应尽量慢冷。
常用的冷却介质有:油、水、盐水等,其冷却能力依此增加。
新型水溶性淬火介质,如图所示: 常用淬火方法:如图所示: 1)单液淬火
2)双液淬火
3)马氏体分级淬火
4)贝氏体等温淬火 淬透性的基本概念 钢的淬透性——是指在规定的条件下,钢在淬火时能够获得淬硬层深度的能力。
淬透性是钢的一种热处理工艺性能,与冷却速度无关。
淬透性也叫可淬性,它取决于钢的淬火临界冷却速度(Vk)的大小。 淬透性对钢力学性能的影响 淬透性对钢的力学性能有很大影响。淬透的工件,表里性能均匀一致;未淬透时,表里性能存在差异。
淬透的工件经调质后由表及里都是回火索氏体,而未淬透的工件心部是片状索氏体和铁素体,尤其是韧性(ak)相差特别大。
不同的零件对淬透性要求不一样。如弹簧要求淬透,而齿轮即不要求淬透。 影响淬透性的因素 影响钢的淬透性的决定性因素是临界冷却速度(vk),临界冷却速度越小,淬透性越大。影响因素有:
1、含碳量 共析点附近淬透性最好,远离S点差。
2、合金元素 除Co外,几乎所有的合金元素都降低钢的临界冷却速度,即提高钢的淬透性。
3、奥氏体化温度越高,保温时间越长,钢的淬透性增大。 淬透性的测定和表示方法 未端淬火法GB225—88
钢的淬透性表示方法
临界淬透直径Dc——它是指心部得到全部M或50%M的最大直径。如图所示: 淬透性与淬硬层深度的关系 在相同的条件下,钢的淬透性越高,淬硬层深度就越大。
工件的淬硬层深度除取决于钢的淬透性外,还受淬火介质和工件尺寸等外部因素的影响。 淬硬性与淬透性 淬硬性是指钢在正常淬火条件下,所能达到的最高硬度。是钢的一种工艺性能。
奥氏体中固溶的碳越多,淬硬性就越高。与合元素没有多大关系。而淬透性与合金元素就有很大的关系。
淬硬性高的钢,其淬透性不一定高。 淬透性在生产中的应用 对承受动载荷的一些重要零件要选用能全部淬透的钢;如发动机连杆、弹簧等;
当零件表里性能可以不一致时(不要求淬透),选用淬透性适宜的钢即可。如齿轮;
焊接件不可选用淬透性高的钢,否则就容易在焊缝附近出现淬火组织,造成变形和裂纹;
对于淬透性好的钢,可以采用冷却速度缓慢的淬火介质。这对于复杂工件十分有利。
热处理(Heat Treatment) - 是利用加热和冷却以改变金属物理性质的方法。热处理能改善钢的显微结构,
使达到所需的物理要求。韧性,硬度 和耐磨性 是通过热处理而获得的特性中的几种。要获得这些特性,需使用热处理中的淬硬<又称淬火>,回火,退火<又称朡化>和表面淬硬等操作。
淬硬(Hardening,又称淬火) - 是将金属均匀地加热至适当温度,然后迅速浸入水或油中急冷,或在空气中或冷冻区中冷却,使金属获得所需要的硬度。
回火(Tempering) - 钢件淬硬后会变脆,同时由淬火急冷而引致的应力,可使钢件受到轻击而断裂。要消除脆性,可用回火处理法。回火就是将钢件重新加热至适当的温度或颜色,然后予以急冷。回火虽然使钢的硬度略为减少,但可增加钢的韧性而降低其脆性。
退火(Annealing) - 退火是消除钢件的内在应力和勒化钢件的方法。退火法是将钢件加热至高于临界温度,然后放入干灰,石灰,石棉或封闭在炉内,令它慢慢冷却。
硬度(Hardness) - 是材料抵抗外物刺入的一种能力。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法 这种方法不太科学。用硬度试验器来试验极为准确,是现代试验硬度常用的方法。最常用的试验法有洛氏硬度试验洛氏硬度试验机利用钻石冲入金属的深度来测定金属的硬度,冲入深度愈大,硬度愈小。钻石冲入金属的深度,可从指针指出正确的数字,该数字称为洛氏硬度数。
锻造(Forging) - 是用锤击使金属成为一定形状<成型> 的方法,当钢件加热达到锻造温度时,可以从事锻造,弯屈,抽拉,成型等操作。大多数钢材加热至鲜明樱红色时都很易锻造。能增加钢材硬度常用的方法是淬火。
脆性(Brittleness)- 表示金属容易破裂的性质,铸铁的脆性大,甚至跌落地上亦会破裂。脆性与硬度有密切关系,硬度高的材料通常脆性亦大。
延性(Ductility)- (又称柔软性) 是金属受外力永久变形而不碎裂的性质,延性的金属可抽拉成细线。
弹性(Flexibility)- 是金属受外力变形,当外力消除之后又恢复其原有形状的一种性质。弹簧钢是极富弹性的一种材料。
展性(Malleability)- 又称可锻性,是金属延性或柔软性的另一种表示法。展性是金属接受锤锻或滚轧而变形时不致破裂的一种性质。
韧性(Toughness)- 是金属抵受震动或冲击的能力。韧性与脆性刚好相反。
不锈钢无缝钢管的热处理过程是由加热、保温和冷却三个阶段组成。热处理的主要类型有退火、正火、淬火、回火固溶处理、时效处理以及冷处理、化学处理等。而退火又分为扩散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、等温退火、再结晶退火、低温退火等。 不锈钢无缝钢管的钢坯加热到上临界点Ac3或Accm以上的较高温度,一般为1050~1250度,经过较长时间的充分保温,然后缓冷的热处理,叫扩散退火,也叫均匀化退火。 扩散退火主要用于钢锭、钢坯和铸件。其扩散退火的目的是消除成分偏析,消除应力,降低硬度,提高钢材性能。扩散退火的加热温度为Ac3+150~200度,冷却制度为,炉温冷至250度后进行空冷。扩散退火可以在专用退火炉内进行,也可以在开坯轧制之前的加热过程中进行。
C. 球化退火一般适用于什么钢
球化退火适用于共晶钢和过共晶钢。
球化退火是一种用于改善钢材结构的热处理方法,尤其适用于共晶钢和过共晶钢。这种退火工艺的目的是通过将钢加热至适当温度,然后进行保温,使钢中的碳化物球化,从而改善钢的切削加工性能。
球化退火的具体过程包括加热、保温和冷却三个阶段。在加热阶段,钢材被加热到略高于其正常淬火温度的温度,然后进行保温,使钢材内部的组织结构发生变化。在保温期间,通过控制温度和时间的工艺参数,使得原本存在于钢中的粗大碳化物逐渐球化。这样,原本不利于机械加工的粗大碳化物就被细化了,大大提高了钢材的可切削性。在冷却阶段,钢材以适当的速度进行冷却,确保球化效果的稳定性。这种处理方法特别适用于对切削加工性能要求较高的场合。
球化退火的优点在于能够显著提高钢材的切削性能和加工硬化倾向,这对于后续的机械加工非常有利。此外,球化退火还能改善钢材的强度和韧性等机械性能,提高钢材的使用性能和使用寿命。因此,在工业生产中,对于那些要求高切削加工性能和良好机械性能的共晶钢和过共晶钢,通常会采用球化退火工艺进行处理。
综上所述,球化退火主要应用于共晶钢和过共晶钢,用以改善其组织结构,提高切削加工性能和机械性能。这种处理方法对于提高钢材的使用性能和使用寿命具有显著的效果。
D. 钢材的什么是淬火,回火,正火,退货
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火,正火、淬火和回火;
1.退火
把钢加热到一定温度并在此温度下保温,然后缓慢冷却到室温.
退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
a将钢加热到预定温度,保温一段时间,然后随炉缓慢冷却称为完全退火.目的是降低钢的硬度,消除钢中不均匀组织和内应力.
b,把钢加热到750度,保温一段时间,缓慢冷却至500度下,最后在空气中冷却叫球化退火.目的是降低钢的硬度,改善切削性能,主要用于高碳钢.
c,去应力退火又叫低温退火,把钢加热到500~600度,保温一段时间,随炉缓冷到300度以下,再室温冷却.退火过程中组织不发生变化,主要消除金属的内应力.
2.正火
将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织,改善钢的性能,获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比,其主要区别是正火的冷却速度稍快,所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时,尽可能选用正火。
3.淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度(45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760~780℃),保持一定的时间,然后以适当速度在水(油)中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快,目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织,它的硬度高,但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
4.回火
钢件淬硬后,再加热到临界温度以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
淬火后的钢件一般不能直接使用,必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大,直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性,提高韧性;另一方面可以调整淬火钢的力学性能,达到钢的使用性能。根据回火温度的不同,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
A 低温回火150~250.降低内应力,脆性,保持淬火后的高硬度和耐磨性.
B 中温回火350~500;提高弹性,强度.
C 高温回火500~650;淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后,具有良好综合力学性能(既有一定的强度、硬度,又有一定的塑性、韧性)。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。
淬火+高温回火称为调质处理。
根据工件性能要求的不同,按其回火温度的不同,可将回火分为以下几种:
(一)低温回火(150-250度)
低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火内应力和脆性,以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具,量具,冷冲模具,滚动轴承以及渗碳件等,回火后硬度一般为HRC58-64。
(二)中温回火(350-500度)
中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度,弹性极限和较高的韧性。因此,它主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35-50。
(三)高温回火(500-650度)
高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理,其目的是获得强度,硬度和塑性,韧性都较好的综合机械性能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等的重要结构零件,如连杆,螺栓,齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200-330。
从自来水淬火时工件容易淬裂、硬度不均且畸变大等现象,列出了自来水作为淬火介质的两大缺点:一是低温冷却速度太快,二是冷却特性对水温变化太敏感。分析了自来水第二大缺点引起淬火硬度不均和畸变的原因。通过与气态介质的对比,指出了液态淬火介质共同的两类缺点:一是任何确定的液态介质,其冷却速度的可调节范围都很有限,以致同一个车间必须配备普通淬火油、中速淬火油和高速淬火油,才能满足不同工件的需要;二是工件从蒸汽膜阶段到沸腾阶段期间,冷却速度突然增大,可能引起较大的淬火变形。提供了克服液态淬火介质第二类缺点的七类技术方法。
淬火就是:工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。最常见的有水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等。
回火就是:将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却的工艺。
淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。
淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。
E. 金属的退火处理包括哪三个阶段
升温保温降温
退火是一种金属热处理工艺,指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度,改善切削加工性;降低残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。准确的说,退火是一种对材料的热处理工艺,包括金属材料、非金属材料。而且新材料的退火目的也与传统金属退火存在异同。
目的
(1) 降低硬度,改善切削加工性.
(2)降低残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;
(3)细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。
(4)均匀材料组织和成分,改善材料性能或为以后热处理做组织准备。
在生产中,退火工艺应用很广泛。根据工件要求退火的目的不同,退火的工艺规范有多种,常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
方法
退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度(退火温度),大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础(图1)。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度,视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。
重结晶退火——完全退火
应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶,故称为重结晶退火,常被简称为退火。
球化退火的具体工艺
①普通(缓冷)球化退火,缓冷适用于多数钢种,尤其是装炉量大时,操作比较方便,但生产周期长;②等温球化退火,适用于多数钢种,特别是难于球化的钢以及球化质量要求高的钢(如滚动轴承钢);其生产周期比普通球化退火短,不过需要有能够控制共析转变前冷却速率的炉子;③周期球化退火,适用于原始组织为片层状珠光体组织的钢,其生产周期也比普通球化退火短,不过在设备装炉量大的条件下,很难按控制要求改变温度,故在生产中未广泛采用;④低温球化退火,适用于经过冷形变加工的钢以及淬火硬化过的钢(后者通常称为高温软化回火);⑤形变球化退火,形变加工对球化有加速作用,将形变加工与球化结合起来,可缩短球化时间。它适用于冷、热形变成形的钢件和钢材(如带材)。