鋼的熱處理工藝

第二章鋼的熱處理工藝第二節(jié)鋼的退火與正火一、鋼的退火1、定義：鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一段時間后

緩慢隨爐冷卻或控制其冷速，獲得平衡組織

的工藝。（珠光體）“高于或低于Ac1”

SAAc12、退火的目的總體：改善組織，提高性能降低硬度，改善切削加工性能；適合機(jī)加工的硬度范圍：150～250HB細(xì)化晶粒，均勻組織；消除內(nèi)應(yīng)力；去除氣體，避免白點(diǎn)。

工藝參數(shù):

4、常用的退火工藝方法

（1）完全退火TtAc3+20-30oCAc3Ac1工藝規(guī)范特點(diǎn)：工藝：完全奧氏體化；組織：層片狀珠光體。目的：降低硬度，改善切削加工性能；細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，減輕組織不均勻性。適用范圍：含碳0.30~0.60%的中碳鋼、合金鋼的鑄、鍛、熱軋、焊件的預(yù)備熱處理。對于亞共析鋼鍛軋鋼材完全退火主要是消除鍛后的組織及硬度的不均勻性,改善切削加工性能,為后續(xù)的熱處理做好組織準(zhǔn)備.保溫時間:τ=(3-4)+(0.2-0.5)Q

(h)冷卻速度:一般碳鋼小于200℃/h，

碳鋼、低合金鋼:100℃/h，

高合金鋼:50℃/h出爐溫度

:600℃以下晶粒細(xì)化的原因：完全退火→相變重結(jié)晶過程α→γ→ααγα40鋼退火前后金相組織（2）球化退火——不完全退火的一種

Ac1+20-30oCAcm或Ac3Ac1Tt工藝規(guī)范特點(diǎn)：工藝：不完全奧氏體化；組織：球狀或粒狀珠光體。目的：降低硬度，改善切削加工性能；獲得均勻組織，改善熱處理工藝性經(jīng)淬火、回火后獲得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能

。適用范圍：含C量較高的工、模具鋼的預(yù)備熱處理。工藝關(guān)鍵：Fe3C形態(tài)控制控制奧氏體化程度球的大小控制控制過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的溫度T10鋼球化退火組織(化染)500

（4）擴(kuò)散退火1：定義

擴(kuò)散退火又稱均勻化退火。將金屬鑄錠或鍛坯，在稍低于固相線的溫度下長期加熱，消除或減少化學(xué)成分偏析及顯微組織的不均勻性，以達(dá)到均勻化的目的的熱處理工藝。2：工藝a)一般均勻化溫度可選擇在高于0.8～0.9T熔，但低于固相線溫度。b)碳鋼一般選擇1100～1200度。c)合金鋼為使其共晶碳化物充分溶解，溫度允許提高到1150～1250度。Acm或Ac3Acm或Ac3＋200~300oCtT（5）再結(jié)晶退火與去應(yīng)力退火Ac1①②tT650－700oC500－650oC（6）去氫退火工藝參數(shù)的選擇必須能造成氫在鋼中的溶解度小而擴(kuò)散速度比較大的條件。二、鋼的正火1、定義：鋼加熱到Ac3或Acm以上的A區(qū)域，保持一定時間后在空氣中冷卻，以獲得接近平衡態(tài)組織的工藝。

與退火相比：加熱溫度較高；冷卻速率較快；獲得組織較細(xì)（索氏體）；強(qiáng)硬度與塑韌性較高；生產(chǎn)效率較高。Acm或Ac3Ac1Acm或Ac3＋30~50oCT2、正火的目的 ①細(xì)化晶粒，消除鑄鍛焊件組織缺陷；

②提高低碳鋼的硬度，改善切削加工性能；

③消除高碳鋼網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備；

④型材或大型復(fù)雜鑄鋼件的最終熱處理。應(yīng)注意的問題：1．低碳鋼正火的目的：提高切削性能。2．中碳鋼正火應(yīng)根據(jù)鋼的成分及工件尺寸來確定冷卻方式。含碳量較高，含有合金元素，可采用較緩慢冷卻速度，如在靜止空氣中或成堆堆放冷卻，反之則采用較快冷卻速度。

3．過共析鋼正火：消除網(wǎng)狀碳化物，可采用較大冷速，如鼓風(fēng)，噴霧，甚至油冷，水冷至Ar1點(diǎn)以下，取出空冷。4．雙重正火：過熱組織或鑄件粗大鑄造組織，采用兩次正火；第一次正火：AC3+150-200℃；第二次正火：A3+30-50℃目的是為了細(xì)化組織。4、正火與退火的選用

（1）含0.25％C以下的鋼，在沒有其它熱處理工序時，可用正火來提高強(qiáng)度。

（2）對滲碳鋼，用正火消除鍛造缺陷及提高切削加工性能。但對含碳低于0.20％的鋼，如前所述，應(yīng)采用高溫正火。對這類鋼，只有形狀復(fù)雜的大型鑄件，才用退火消除鑄造應(yīng)力。

（3）對含碳0.25-0.50％的鋼，一般采用正火。其中含碳0．25-0.35％鋼，正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。對含碳較高的鋼，硬度雖稍高(200HB)，但由于正火生產(chǎn)率高，成本低，仍采用正火。只有對合金元素含量較高的鋼才采用完全退火。（4）對含碳0.50-0.75％的鋼，一般采用完全退火。因為含碳量較高，正火后硬度太高，不利于切削加工，而退火后的硬度正好適宜于切削加工。此外，該類鋼多在淬火、回火狀態(tài)下使用，因此二般工序安排是以退火降低硬度，然后進(jìn)行切削加工，最終進(jìn)行淬火、回火。

退火、正火處理應(yīng)用小結(jié)主要用于共析和過共析鋼的預(yù)先熱處理。主要用于含碳大于0.6%的各種高碳工模具鋼、軸承鋼等，為淬火做好組織準(zhǔn)備。工具鋼原始組織為球狀珠光體時，經(jīng)淬火、回火后能獲得良好的綜合力學(xué)性能。使片狀珠光體球化，以降低硬度，改善切削性能。含碳量高的鋼容易獲得球狀珠光體。淬火馬氏體球化：淬火+高溫回火，球化速度快，球化組織均勻。

球化退火完全退火主要用于亞共析鋼。細(xì)化晶粒、增加塑性，消除內(nèi)應(yīng)力；降低硬度、改善切削性能；使原始組織完全改變，重新結(jié)晶，改善金相組織，為下一步淬火做準(zhǔn)備；用來處理中小型鑄鋼件、鍛件和熱軋鋼件，以消除其粗大晶粒和魏氏組織，細(xì)化晶粒。不完全退火用于鍛造組織較好的鋼件的退火，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以利于切削；只改善珠光體組織的片間距及晶粒度；可細(xì)化晶粒，但效果不如完全退火的好。亞共析鋼只是使珠光體部分再進(jìn)行一次重結(jié)晶，退火后珠光體片間距增大，硬度降低，內(nèi)應(yīng)力降低。過共析鋼實(shí)質(zhì)上是球化退火。退火、正火缺陷1、過燒：加熱溫度過高，使晶界氧化或局部熔化，工件報廢。2、黑脆：硬度雖低但脆性很大。因為退火溫度過高，保溫時間過長，冷卻緩慢，使部分滲碳體石墨化所至。工件不能返修。3、粗大魏氏體組織：由于加熱溫度過高，奧氏體晶粒較大，出現(xiàn)魏氏體組織的含碳量范圍擴(kuò)大所至。

消除辦法：用稍高于的Ac3加熱溫度，根據(jù)化學(xué)成分來確定冷卻速度。4、反常組織：先共析相析出后，在后續(xù)的P轉(zhuǎn)變中，F(xiàn)或cem自由長大。退火時冷卻過慢所至。用重新退火消除。5、網(wǎng)狀組織：由于加熱溫度過高，冷卻速度過慢引起的。降低鋼的機(jī)械性能，一般用重新正火消除。6、球化不均勻：球化退火前沒有消除網(wǎng)狀滲碳體，或者欠熱導(dǎo)致的鋼中尚有細(xì)小片狀碳化物存在。用正火和一次球化退火來消除。7、硬度過高：含碳量大于0.45%的鋼或合金鋼，如果退火時加熱溫度過高、冷速過快，則會出現(xiàn)其它組織，使硬度高于切削硬度范圍。應(yīng)重新退火處理來獲得所需的硬度。

1、T12鋼加熱到A