① 什么是退火,有什么作用
将金属或合金加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却(一般为随炉冷却),的热处理工艺叫做退火。
退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变,退火后的组织是接近平衡后的组织。
退火的目的:
(1)降低钢的硬度,提高塑性,便于机加工和冷变形加工;
(2)均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,改善钢的性能或为淬火作组织准备;
(3)消除内应力和加工硬化,以防变形和开裂。
退火和正火主要用于预备热处理,对于受力不大、性能要求不高的零件,退火和正火也可作为最终热处理。
关于热处理其实还有四把火:正火、退火、淬火、回火。
正火、退火、淬火、回火
七类退火方式
1、完全退火
工艺:将钢加热到Ac3以上20~30℃,保温一段时间后缓慢冷却(随炉)以获得接近平衡组织的热处理工艺(完全奥氏体化)。
完全退火主要用于亚共析钢(wc=0.3~0.6%),一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材,有时也用于它们的焊接件。低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于切削加工;过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓慢冷却退火时,Fe3CⅡ会以网状沿晶界析出,使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低,给最终热处理留下隐患。
目的:细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。 亚共析钢完全退火后的组织为F+P。
实际生产中,为提高生产率,退火冷却至500℃左右即出炉空冷。
2、等温退火
完全退火需要的时间长,尤其是过冷奥氏体化比较稳定的合金钢。如将奥氏体化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温,是A转变为P,再空冷至室温,可大大缩短退火时间,这种退火方法叫等温退火。
工艺:将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度,保温适当时间后,较快冷却到珠光体区的某一温度,并等温保持,使奥氏体转变为珠光体,然后空冷至室温的热处理工艺。
目的:与完全退火相同,转变较易控制。
适用于A较稳定的钢:高碳钢(wc>0.6%)、合金工具钢、高合金钢(合金元素的总量>10%)。等温退火还有利于获得均匀的组织和性能。但不适用于大截面钢件和大批量炉料,因为等温退火不易使工件内部或批量工件都达到等温温度。
3、不完全退火
工艺:将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Accm(过共析钢)经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。
主要用于过共析钢获得球状珠光体组织,以消除内应力,降低硬度,改善切削加工性。球化退火是不完全退火的一种。
4、球化退火
使钢中碳化物球状化,获得粒状珠光体的一种热处理工艺。
工艺:加热至Ac1以上20~30℃温度,保温时间不宜太长,一般以2~4h为宜,冷却方式通常采用炉冷,或在Ar1以下20℃左右进行较长时间等温。
主要用于共析钢和过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。过共析钢经轧制、锻造后空冷的组织是片层状的珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难 以切削加工,在以后的淬火过程中也容易变形和开裂。球化退火得到球状珠光体,在球状珠光体中,渗碳体呈球状的细小颗粒,弥散分布在铁素体基体上。球状珠光 体与片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易粗大,冷却时变形和开裂倾向小。如果过共析钢有网状渗碳体存在时,必须 在球化退火前采用正火工艺消除,才能保证球化退火正常进行。
目的:降低硬度、均匀组织、改善切削加工性为淬火作组织准备。 球化退火工艺方法很多,主要有:
a)一次球化退火工艺:将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却。要求退火前原始组织为细片状珠光体,不允许有渗碳体网存在。
b)等温球化退火工艺:将钢加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温(一般在Ar1以下10~30℃)。等温结束后随炉缓冷到500℃左右即出炉空冷。有周期短,球化组织均匀,质量易控等优点。
c)往复球化退火工艺。
5、扩散退火(均匀化退火)
工艺:将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温,然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。
目的:消除铸锭在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。
扩散退火的加热温度很高,通常为Ac3或Accm以上100~200℃,具体温度视偏析程度及钢种而定,
保温时间一般为10~15小时。扩散退火后需完全退火及正火处理,以细化组织。
应用于一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭。
6、去应力退火
工艺:将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为500~650℃),保温,然后随炉冷却。
去应力退火温度低于A1,因此去应力退火不引起组织变化。
目的:消除残余内应力。
7、再结晶退火
再结晶退火又称中间退火,是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化和残余应力的热处理工艺。
再结晶现象的产生,首先必须有一定量的冷塑性变形,其次必须加热到一定温度以上。发生再结晶现象的最低温度称为最低再结晶温度。一般金属材料的最低再结晶温度为:
T再=0.4T熔
再结晶退火的加热温度应比最低再结晶温度高100~200℃(钢材的最低再结晶温度为450℃左右),适当保温后缓慢冷却。
退火方法的选用
退火方法的选用一般有以下几个原则:
(1)亚共析组织的各种钢一般选用完全退火,为了缩短退火时间,可以选用等温退火;
(2)过共析钢一般选用球化退火,要求不高时,可以选用不完全退火。工具钢、轴承钢常选用球化退火。低碳钢或中碳钢的冷挤压件和冷镦件有时也用球化退火;
(3)为了消除加工硬化,可以选用再结晶退火;
(4)为了消除各种加工过程中所引起的内应力,可以选用去应力退火;
(5)有些高级优质合金钢的大型铸钢件,为了改善组织结构和化学成分的不均匀性,常选用扩散退火。
② 退火,正火,淬火,回火都有什么作用
退火,正火,淬火,回火的作用分别是:
1、退火
将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,使成分均匀化、细化组织、消除内应力、降低硬度、提高塑性。获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。
2、正火
将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。目的是调整刚的硬度、细化晶粒、为淬火做准备。
3、淬火
将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。目的是提高硬度和耐磨度。
4、回火
为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。目的是消除淬火是产生内应力、提高塑性和韧性。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。
某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。
③ 在工业铸造过程中退火的目的是什么呢
在工业铸造过程中,退火的目的是为了改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力,防止工件变形、开裂。这一过程主要是通过加热和缓慢冷却来实现。
首先,退火有助于改善钢铁的性能。经过铸造、锻压、轧制和焊接等加工后,钢铁内部可能产生各种组织缺陷,如晶粒粗大、偏析、夹杂、裂纹等。这些缺陷会影响钢铁的力学性能,如强度、韧性、塑性等。通过退火,可以细化晶粒,均匀化成分分布,消除应力,改善组织,从而提高钢铁的综合性能。
其次,退火可以消除残余应力。在钢铁加工过程中,由于各种因素的影响,可能会在材料内部产生残余应力。这些应力的存在会使工件在使用过程中产生变形、裂纹等问题。退火过程中,通过加热和缓慢冷却,可以释放内部的应力,使工件的尺寸稳定,减少变形和裂纹的倾向。
此外,退火还可以提高钢铁的可加工性。在某些加工工艺中,如切削、冲压、弯曲等,工件的硬度、塑性、韧性等性能需要达到一定的要求。通过退火,可以调整钢铁的硬度,使其更容易进行后续加工,提高加工效率和产品质量。
综上所述,退火在工业铸造过程中起着至关重要的作用。它不仅可以改善和消除钢铁的组织缺陷和残余应力,提高钢铁的性能和可加工性,还可以防止工件在使用过程中出现变形、开裂等问题。因此,在实际生产中,退火是一个必不可少的工艺步骤。