二退火與正火課件

第二章退火與正火第二章退火與正火1退火的定義:將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度、保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結(jié)構(gòu)的熱處理工藝。正火的定義:將鋼材或鋼件加熱到Ac3（或Acm）以上30-50℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻，得到含有珠光體均勻組織的熱處理工藝。退火的定義:2退火工藝的主要目的：改善化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性減少固溶于鋼中的有害氣體（H2）改善鍛件、軋材的切削加工性，提高塑性、降低硬度消除冷熱加工中的內(nèi)應(yīng)力及加工硬化效應(yīng)為淬火做好良好的組織準(zhǔn)備正火工藝的主要目的：調(diào)整硬度，獲得良好的切削加工性（亞共析鋼）消除冷熱加工中的內(nèi)應(yīng)力及加工硬化效應(yīng)為淬火做好良好的組織準(zhǔn)備退火工藝的主要目的：32.1退火工藝的分類第一類退火：均勻化退火去氫退火再結(jié)晶退火去內(nèi)應(yīng)力退火第二類退火：不完全退火球化退火完全退火等溫退火2.1退火工藝的分類第一類退火：42.2第一類退火第一類退火的定義：不以組織轉(zhuǎn)變或改變組織形態(tài)與分布為目的的退火工藝。

工藝特點(diǎn)：第一類退火主要通過(guò)加熱、保溫、改變鋼的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)條件，從而使在冶金及冷熱加工過(guò)程中出現(xiàn)的不平衡狀態(tài)得到改變，使之達(dá)到或趨于平衡狀態(tài)。工件通過(guò)加熱到一定溫度、保溫停留較長(zhǎng)時(shí)間，使其靠濃度梯度，應(yīng)力梯度，界面能等，自發(fā)的由非平衡態(tài)過(guò)渡到平衡態(tài)。2.2第一類退火第一類退火的定義：5一、均勻化退火1、定義為了減少金屬鑄件或鍛坯的化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到高溫，長(zhǎng)時(shí)間保持，然后進(jìn)行緩慢冷卻以達(dá)到化學(xué)成分均勻化目的的退火工藝。2、偏析對(duì)熱處理及性能的危害化學(xué)成分偏析（枝晶偏析，區(qū)域偏析）組織偏析3、均勻化退火工藝擴(kuò)散退火溫度的上限一般不高于平衡圖上的固相線,保溫時(shí)間依鋼材成分，偏析程度及尺寸等因素而定,一般均勻化退火溫度可以選擇在高于0.8-0.9T熔點(diǎn)，但低于固相線，碳鋼一般為1100-1200℃。一、均勻化退火6二、去氫退火1、氫的危害溶解于固溶體中的氫是造成鋼中出現(xiàn)白點(diǎn)缺陷的主要危險(xiǎn)。2、去氫方式用退火的方法可以使固溶氫脫溶，鋼中加入與氫易形成化合物的鈦、鋯、釩、鈮、鑭、鈰等元素亦可使固溶氫減少。二、去氫退火73、去氫退火工藝一般在奧氏體等溫分解的過(guò)程中長(zhǎng)期保溫。對(duì)大型鍛件，為鍛后盡快消除白點(diǎn)，應(yīng)冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變速度最高的那個(gè)溫度范圍（C曲線上的“鼻尖”溫度區(qū)），以盡快獲得鐵素體與碳化物混合組織。同時(shí)，在此溫度區(qū)長(zhǎng)時(shí)間保溫或再加熱到低于A1的較高溫度下保溫，進(jìn)行脫氫處理。溫度，℃圖2-2氫在鐵中擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)系-Fe-Fe10010002003004005006007008009003.53.02.52.01.51.00.50擴(kuò)散系數(shù)，×10-4cm2/s圖2-1氫在鐵中溶解度與點(diǎn)陣類型的關(guān)系溫度，℃180016001400120010008006000510152025303530252015105ppm氫的溶解度，cm3/100g1535℃910℃1390℃3、去氫退火工藝溫度，℃圖2-2氫在鐵中擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)8三、再結(jié)晶退火1、定義經(jīng)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，使形變晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒，以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的退火工藝。2、再結(jié)晶退火工藝一般鋼材再結(jié)晶退火溫度在600-700℃，保溫時(shí)間1-3h，空冷。圖2-4冷變形碳鋼在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)與性能的變化回復(fù)再結(jié)晶重結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大加熱溫度，℃T1T2(TR)T3T4A1晶粒大小變化力學(xué)性能變化冷變形組織晶粒大小殘余應(yīng)力%HBb三、再結(jié)晶退火圖2-4冷變形碳鋼在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)與性能的變9四、去內(nèi)應(yīng)力退火1、定義為了去除由于塑性變形加工、鍛造、焊接等造成鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝。2、殘余應(yīng)力的危害殘余應(yīng)力的大小、分布、方向?qū)ぜ某叽绶€(wěn)定性及理學(xué)性能有很重要的影響，殘余拉應(yīng)力是在環(huán)境介質(zhì)中構(gòu)成應(yīng)力腐蝕破壞的重要原因。3、去內(nèi)應(yīng)力退火工藝去內(nèi)應(yīng)力退火一般可在稍高于再結(jié)晶溫度下進(jìn)行。鋼鐵材料一般在550-650℃，對(duì)熱模具及高速鋼可適當(dāng)升高到650-750℃。為了不致在冷卻時(shí)再次發(fā)生附加的殘余應(yīng)力，在保溫后緩慢冷卻到500℃以下再空冷。大型件應(yīng)采取更慢的冷卻速度，甚至要控制為每小時(shí)若干攝氏度，待冷到300℃以下才能空冷。四、去內(nèi)應(yīng)力退火102.3第二類退火第二類退火的定義：

通過(guò)控制加熱溫度、保溫時(shí)間及冷卻速度來(lái)改變其組織與性能的退火。第二類退火工藝基礎(chǔ)：

相變重結(jié)晶，擴(kuò)散型相變2.3第二類退火第二類退火的定義：11加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度對(duì)退火后組織性能的影響在A1點(diǎn)以下奧氏體分解溫度，℃層狀P索氏體(S)粒狀P混合組織AcmAC1LNGSGLNCP+S700S620640660680600750800850900950圖2-5奧氏體化溫度與過(guò)冷奧氏體分解溫度對(duì)1.19%C碳鋼組織形態(tài)的影響（虛線NN以上析出網(wǎng)狀碳化物）加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度對(duì)退火后組織性能的影響在A1點(diǎn)以12一、完全退火1、完全退火的定義將鐵基合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。2、完全退火的目的細(xì)化晶粒降低硬度改善切削性能消除內(nèi)應(yīng)力3、完全退火工藝最佳溫度一般選擇在Ac3+20~40℃，一般爐冷，碳鋼100~200℃/h，低合金鋼50~100℃/h，高合金鋼20~40℃/h。一、完全退火13二、不完全退火1、不完全退火的定義將鐵基合金進(jìn)行不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。2、不完全退火的目的軟化消除內(nèi)應(yīng)力二、不完全退火14三、球化退火1、球化退火的定義使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝。2、球化退火的目的提高塑性、韌性、改善切削加工性，減少熱處理時(shí)的變形開(kāi)裂3、球化退火適用鋼種含碳大于0.6%的各種高碳工具鋼、模具鋼、軸承鋼等。三、球化退火154、球化退火工藝

1）接近Ac1長(zhǎng)時(shí)間保溫球化退火（低溫退火）2）不均勻奧氏體中碳的聚集球化3）形變球化退火4）高溫固溶淬火、高溫回火球化（快速球化退火）4、球化退火工藝16四、等溫退火等溫退火的定義工件加熱到高于Ac3（或Ac1）溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度并等溫保持使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。四、等溫退火172.4正火正火的定義：將鋼材或鋼件加熱到Ac3（或Acm）以上30~50℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻，得到含有珠光體的均勻組織的熱處理工藝。正火目的：細(xì)化晶粒消除內(nèi)應(yīng)力消除網(wǎng)狀碳化物（過(guò)共析鋼）改善切削加工性（低碳鋼）

2.4正火正火的定義：182.5退火、正火后的組織與性能退火與正火后組織上的區(qū)別：1、珠光體片層間距2、先共析產(chǎn)物3、珠光體形貌4、晶粒細(xì)化2.5退火、正火后的組織與性能退火與正火后組織上的區(qū)別：192.5退火、正火后的組織與性能退火正火后機(jī)械性能：

s，

b，MPa600700800900100011005004003002001006070805040302010,％,％含碳量，wt%0.60.40.200.8正火退火,%

bs2.5退火、正火后的組織與性能退火正火后機(jī)械性能：s，202.6退火、正火的缺陷一、硬度偏高二、過(guò)熱三、球化不完全四、脫碳五、退火石墨碳2.6退火、正火的缺陷一、硬度偏高21二退火與正火課件22第二章退火與正火第二章退火與正火23退火的定義:將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度、保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結(jié)構(gòu)的熱處理工藝。正火的定義:將鋼材或鋼件加熱到Ac3（或Acm）以上30-50℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻，得到含有珠光體均勻組織的熱處理工藝。退火的定義:24退火工藝的主要目的：改善化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性減少固溶于鋼中的有害氣體（H2）改善鍛件、軋材的切削加工性，提高塑性、降低硬度消除冷熱加工中的內(nèi)應(yīng)力及加工硬化效應(yīng)為淬火做好良好的組織準(zhǔn)備正火工藝的主要目的：調(diào)整硬度，獲得良好的切削加工性（亞共析鋼）消除冷熱加工中的內(nèi)應(yīng)力及加工硬化效應(yīng)為淬火做好良好的組織準(zhǔn)備退火工藝的主要目的：252.1退火工藝的分類第一類退火：均勻化退火去氫退火再結(jié)晶退火去內(nèi)應(yīng)力退火第二類退火：不完全退火球化退火完全退火等溫退火2.1退火工藝的分類第一類退火：262.2第一類退火第一類退火的定義：不以組織轉(zhuǎn)變或改變組織形態(tài)與分布為目的的退火工藝。

工藝特點(diǎn)：第一類退火主要通過(guò)加熱、保溫、改變鋼的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)條件，從而使在冶金及冷熱加工過(guò)程中出現(xiàn)的不平衡狀態(tài)得到改變，使之達(dá)到或趨于平衡狀態(tài)。工件通過(guò)加熱到一定溫度、保溫停留較長(zhǎng)時(shí)間，使其靠濃度梯度，應(yīng)力梯度，界面能等，自發(fā)的由非平衡態(tài)過(guò)渡到平衡態(tài)。2.2第一類退火第一類退火的定義：27一、均勻化退火1、定義為了減少金屬鑄件或鍛坯的化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到高溫，長(zhǎng)時(shí)間保持，然后進(jìn)行緩慢冷卻以達(dá)到化學(xué)成分均勻化目的的退火工藝。2、偏析對(duì)熱處理及性能的危害化學(xué)成分偏析（枝晶偏析，區(qū)域偏析）組織偏析3、均勻化退火工藝擴(kuò)散退火溫度的上限一般不高于平衡圖上的固相線,保溫時(shí)間依鋼材成分，偏析程度及尺寸等因素而定,一般均勻化退火溫度可以選擇在高于0.8-0.9T熔點(diǎn)，但低于固相線，碳鋼一般為1100-1200℃。一、均勻化退火28二、去氫退火1、氫的危害溶解于固溶體中的氫是造成鋼中出現(xiàn)白點(diǎn)缺陷的主要危險(xiǎn)。2、去氫方式用退火的方法可以使固溶氫脫溶，鋼中加入與氫易形成化合物的鈦、鋯、釩、鈮、鑭、鈰等元素亦可使固溶氫減少。二、去氫退火293、去氫退火工藝一般在奧氏體等溫分解的過(guò)程中長(zhǎng)期保溫。對(duì)大型鍛件，為鍛后盡快消除白點(diǎn)，應(yīng)冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變速度最高的那個(gè)溫度范圍（C曲線上的“鼻尖”溫度區(qū)），以盡快獲得鐵素體與碳化物混合組織。同時(shí)，在此溫度區(qū)長(zhǎng)時(shí)間保溫或再加熱到低于A1的較高溫度下保溫，進(jìn)行脫氫處理。溫度，℃圖2-2氫在鐵中擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)系-Fe-Fe10010002003004005006007008009003.53.02.52.01.51.00.50擴(kuò)散系數(shù)，×10-4cm2/s圖2-1氫在鐵中溶解度與點(diǎn)陣類型的關(guān)系溫度，℃180016001400120010008006000510152025303530252015105ppm氫的溶解度，cm3/100g1535℃910℃1390℃3、去氫退火工藝溫度，℃圖2-2氫在鐵中擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)30三、再結(jié)晶退火1、定義經(jīng)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，使形變晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒，以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的退火工藝。2、再結(jié)晶退火工藝一般鋼材再結(jié)晶退火溫度在600-700℃，保溫時(shí)間1-3h，空冷。圖2-4冷變形碳鋼在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)與性能的變化回復(fù)再結(jié)晶重結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大加熱溫度，℃T1T2(TR)T3T4A1晶粒大小變化力學(xué)性能變化冷變形組織晶粒大小殘余應(yīng)力%HBb三、再結(jié)晶退火圖2-4冷變形碳鋼在加熱時(shí)組織結(jié)構(gòu)與性能的變31四、去內(nèi)應(yīng)力退火1、定義為了去除由于塑性變形加工、鍛造、焊接等造成鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝。2、殘余應(yīng)力的危害殘余應(yīng)力的大小、分布、方向?qū)ぜ某叽绶€(wěn)定性及理學(xué)性能有很重要的影響，殘余拉應(yīng)力是在環(huán)境介質(zhì)中構(gòu)成應(yīng)力腐蝕破壞的重要原因。3、去內(nèi)應(yīng)力退火工藝去內(nèi)應(yīng)力退火一般可在稍高于再結(jié)晶溫度下進(jìn)行。鋼鐵材料一般在550-650℃，對(duì)熱模具及高速鋼可適當(dāng)升高到650-750℃。為了不致在冷卻時(shí)再次發(fā)生附加的殘余應(yīng)力，在保溫后緩慢冷卻到500℃以下再空冷。大型件應(yīng)采取更慢的冷卻速度，甚至要控制為每小時(shí)若干攝氏度，待冷到300℃以下才能空冷。四、去內(nèi)應(yīng)力退火322.3第二類退火第二類退火的定義：

通過(guò)控制加熱溫度、保溫時(shí)間及冷卻速度來(lái)改變其組織與性能的退火。第二類退火工藝基礎(chǔ)：

相變重結(jié)晶，擴(kuò)散型相變2.3第二類退火第二類退火的定義：33加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度對(duì)退火后組織性能的影響在A1點(diǎn)以下奧氏體分解溫度，℃層狀P索氏體(S)粒狀P混合組織AcmAC1LNGSGLNCP+S700S620640660680600750800850900950圖2-5奧氏體化溫度與過(guò)冷奧氏體分解溫度對(duì)1.19%C碳鋼組織形態(tài)的影響（虛線NN以上析出網(wǎng)狀碳化物）加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度對(duì)退火后組織性能的影響在A1點(diǎn)以34一、完全退火1、完全退火的定義將鐵基合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。2、完全退火的目的細(xì)化晶粒降低硬度改善切削性能消除內(nèi)應(yīng)力3、完全退火工藝最佳溫度一般選擇在Ac3+20~40℃，一般爐冷，碳鋼100~200℃/h，低合金鋼50~100℃/h，高合金鋼20~40℃/h。一、完全退火35二、不完全退火1、不完全退火的定義將鐵基合金進(jìn)行不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。2、不完全退火的目的軟化消除內(nèi)應(yīng)力二、不完全退火36三、球化退火1、球化退火的定義使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝。2、球化退火的目的提高塑性、韌性、改善切削加工性，減少熱處理時(shí)的變形開(kāi)裂3、球化退火適用鋼種含碳大于0.6%的各種高碳工具鋼、模具鋼、軸承鋼等。三、球化退火374、球化退火工藝

1）接近Ac1長(zhǎng)時(shí)間保溫球化退火（低溫退火）2）不均勻奧氏體中碳的聚集球化3）形變球化退火