完全退火、不完全退火與去應(yīng)力退火

1、職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程完全退火、不完全退火與去應(yīng)力退火主講教師：雷偉斌西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院完全退火、不完全退火與去應(yīng)力退火一、完全退火將金屬及其合金加熱、保溫和冷卻，使其組織結(jié)構(gòu)達(dá)到或接近平衡狀態(tài)的熱處理工藝稱為退火或正火。退火一般是在爐內(nèi)緩冷，正火般是空冷。主要應(yīng)用于各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及熱加工過程中產(chǎn)生的缺陷，并為以后的機(jī)械加工及熱處理準(zhǔn)備良好的組織狀態(tài)。因此，通常把退火及正火稱為預(yù)先熱處理。此外，通過正火可以細(xì)化組織，適當(dāng)提高強(qiáng)度，也可作為某些鋼件的最后熱處理工藝。1. 完全退火定義完全退火是將鋼件或各種機(jī)械零件加熱到臨界點(diǎn)Ac3

2、以上的適當(dāng)溫度、在爐內(nèi)保溫緩慢逐漸冷卻的工藝方法。其目的是為了細(xì)化組織、降低硬度、改善機(jī)械切削加工性能及去除內(nèi)應(yīng)力。2. 完全退火工藝完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄鋼件、焊接件、軋制件等。（1）工件裝爐一般中、小件均可直接裝入退火溫度的爐內(nèi)，亦可低溫裝爐隨爐升溫。（2）保溫時(shí)間保溫時(shí)間是指從爐子儀表到達(dá)規(guī)定退火加熱溫度開始計(jì)算至工件在爐內(nèi)停止加熱開始降溫時(shí)的全部時(shí)間。工件堆裝時(shí)，主要根據(jù)裝爐情況估定，一般取23h。（3）工件冷卻保溫完成后，一般停電（火），停止加熱，關(guān)閉爐門逐漸緩冷至500即可出爐空冷。對某些合金元素含量較高、按上述方式冷卻后硬度仍然偏高的工件，可采用等溫冷卻方法，即在6

3、50附近保溫24h后再爐冷至500。二、不完全退火將金屬及其合金加熱、保溫和冷卻，使其組織結(jié)構(gòu)達(dá)到或接近平衡狀態(tài)的熱處理工藝稱為退火或正火。退火一般是在爐內(nèi)緩冷，正火般是空冷。主要應(yīng)用于各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及熱加工過程中產(chǎn)生的缺陷，并為以后的機(jī)械加工及熱處理準(zhǔn)備良好的組織狀態(tài)。因此，通常把退火及正火稱為預(yù)先熱處理。此外，通過正火可以細(xì)化組織，適當(dāng)提高強(qiáng)度，也可作為某些鋼件的最后熱處理工藝。1. 不完全退火定義不完全退火又叫不完全結(jié)晶退火。是將鋼加熱到Ac1與Ac3或Ac1與Acm之間某一溫度，保溫后緩慢冷卻下來，使鋼組織發(fā)生不完全重結(jié)晶的一個(gè)過程。2. 不完全退火應(yīng)用不完全

4、退火可用于亞共析鋼，也可用于過共鋼。特點(diǎn)是退火后珠光體的滲碳體成球狀，這種不完全退火又稱為球化退火。對于亞共析鋼來說不完全退火常由于以下情況：（1）改善切削加工性能，這類退火主要應(yīng)用于鍛后的結(jié)構(gòu)件，尤其是含碳量較高的結(jié)構(gòu)件，由于鍛后珠光體過細(xì)，硬度偏高難于切削。（2）改善冷變形性能的球退，這類退火用于需冷性變形的亞共析鋼。三、去應(yīng)力退火工件中存在的內(nèi)應(yīng)力十分有害，如不及時(shí)消除，將使工件在加工及使用過程中發(fā)生變形，影響工件精度。此外，內(nèi)應(yīng)力與外加載荷疊加在一起還會(huì)引起材料發(fā)生意外的斷裂。因此，鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火，以消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。1、去應(yīng)力退火目的（

5、1）消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件、機(jī)加工過程中工件的殘余內(nèi)應(yīng)力。（2）提高尺寸穩(wěn)定性，防止淬火變形開裂。（3）在精加工之前，或者淬火之前，一般要進(jìn)一次去應(yīng)力退火，以降低硬度，改善切削加工性，恢復(fù)塑性和消除冷作硬化。2、去應(yīng)力退火工藝去應(yīng)力退火過程中溫度、保溫時(shí)間、加熱和冷卻速度是影響去應(yīng)力退火效果的主要因素。（1）溫度去應(yīng)力溫度是影響去應(yīng)力效果的重要因素，一般是依靠高溫條件下材料強(qiáng)度的降低來實(shí)現(xiàn)消除應(yīng)力的目的，溫度越高殘余應(yīng)力消除越徹底。對強(qiáng)度、硬度要求較高的工件，在550650去應(yīng)力退火時(shí)，應(yīng)力消除的同時(shí)強(qiáng)度與硬度也降低。為保證工件的機(jī)械性能，同時(shí)最大限度地消除殘余應(yīng)力，可以選擇低于去應(yīng)

6、力退火工藝規(guī)范的溫度退火，這時(shí)的殘余應(yīng)力低于該溫度下的屈服應(yīng)力。適宜的去應(yīng)力退火溫度與材料成分有關(guān)，溫度的選擇一般根據(jù)GB/T16923-2008 中鋼件的正火與退火工藝規(guī)范的選擇，去應(yīng)力退火溫度為：Ac1以下（100200），一般采用550650。（2）保溫時(shí)間保溫時(shí)間是去應(yīng)力退火工藝的另一個(gè)重要參數(shù)，較短的保溫時(shí)間使殘余應(yīng)力得不到松弛和釋放，沒有達(dá)到消除殘余應(yīng)力的效果和目的；較長的保溫時(shí)間不僅設(shè)備的利用率降低，同時(shí)是對能源的極大浪費(fèi)，提高了加工成本。（3）加熱和冷卻速度理論上為避免工件受熱應(yīng)力的影響，加熱速度與冷卻速度是越低越好，而實(shí)際生產(chǎn)中這是不現(xiàn)實(shí)、不經(jīng)濟(jì)的。對于脆性大、導(dǎo)熱性差、截面

7、差大的工件在400加熱時(shí)，加熱速度要均溫，400以上加熱速度80/h；對于普通碳素鋼、低合金鋼截面差別不大的工件，加熱速度200/h 為宜。冷卻時(shí)，應(yīng)先要隨爐緩冷，這時(shí)工件材料的屈服應(yīng)力降低，如果冷卻速度過快，工件表面與內(nèi)部存在太大的溫差，所產(chǎn)生的熱應(yīng)力可能超過材料的屈服應(yīng)力而引起工件變形。與加熱時(shí)相同，對于脆性大、導(dǎo)熱性差、截面差大的工件在400以上冷卻時(shí)，冷卻速度80/h，當(dāng)爐溫300時(shí)可出爐空冷；對于普通碳素鋼、低合金鋼截面差別不大的工件，隨爐冷卻至400時(shí)可出爐空冷。鋼的去應(yīng)力退火加熱溫度較寬，但不超過Ac1點(diǎn)。因此在整個(gè)處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內(nèi)應(yīng)力徹底消除，在加熱時(shí)應(yīng)控制加熱速度，一般是低溫進(jìn)爐，然后以100/h左右的加熱速度加熱到規(guī)定溫度，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。焊接件的加熱溫度應(yīng)略高于600，保溫時(shí)間視情況而定，通常為26h。鑄鐵件加熱溫度一般為500550，超過550容易造成珠光體的石墨化。對切削加工量