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鋼的退火與正火
常用的熱處理工藝分為兩大類： 預備熱處理目的：消除坯料、半成品中的某些缺陷，為后續冷加工，最終熱處理作組織準備。 最終熱處理目的：使工件獲得所要求的性能。 退火與正火的目的:消除鋼材經熱加工所引起的某些缺陷,或為以后的切削加工及最終熱處理做好組織準備。 一、鋼的退火 1、概念：將鋼件加熱到適當溫度(Ac1以上或以下)，保持一定時間，然后緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態組織的熱處理工藝稱為退火。 2、目的：（1）降低硬度，提高塑性， （2）細化晶粒，消除組織缺陷 （3）消除內應力 （4）為淬火作好組織準備 3、類型：(根據加熱溫度可分為在臨界溫度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又稱相變重結晶退火，包括完全退火、擴散退火均勻化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再結晶退火及去應力退火。) （1）完全退火： 1） 概念：將亞共析鋼（Wc＝0.3％~0.6％）加熱到AC3+（30~50）℃，完全奧氏體化后，保溫緩冷（隨爐、埋入砂、石灰中），以獲得接近平衡狀態的組織的熱處理工藝稱為完全退火。 2） 目的：細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度、改善切削加工性能。 3） 工藝：完全退火采用隨爐緩冷可以保證先共析鐵素體的析出和過冷奧氏體在Ar1以下較主溫度范圍內轉變為珠光體。工件在退火溫度下的保溫時間不僅要使工件燒透，即工件心部達到要求的加熱溫度，而且要保證全部看到均勻化的奧氏體，達到完全重結晶。完全退火保溫時間與鋼材成分、工件厚度、裝爐量和裝爐方式等因素有關。 實際生產時，為了提高生產率，退火冷卻至600℃左右即可出爐空冷。 4） 適用范圍：中碳鋼和中碳合金鋼的鑄，焊，鍛，軋制件等。 注意事項：低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態緩冷退火時，有網狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌性顯著降低。 （2） 球化退火 1） 概念：使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝稱為球化退火。 2） 工藝：一般球化退火工藝Ａc1+(1０~2０)℃ 隨 爐 冷 至500~600℃空冷。 3） 目的：降低硬度、改善組織、提高塑性和切削加工性能。 4） 適用范圍：主要用于共析鋼、過共析鋼的刃具、量具、模具等。 過共析鋼中有網狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以進行切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂。為此，鋼熱加工后必須加一道球化退火，使網狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲體發生球化，得到粒狀珠光體。 冷卻速度和等溫溫度也會影響碳化物獲得球化的效果，冷卻速度快或等溫溫度低，珠光體在較低溫度下形成，碳化物顆粒太細，聚集作用小，容易形成片狀碳化物，從而使硬度偏高。如果冷卻速度過慢或等溫溫度過高，形成碳化物顆粒較粗大，聚集作用也很強烈，易形成粗細不等的粒狀碳化物，使硬度偏低。 （３）均勻化退火（擴散退火） 1）工藝：把合金鋼鑄錠或鑄件加熱到Ac3以上150~00℃，保溫10~15h后緩慢冷卻以消除化學 成分不均勻現象的熱處理工藝。 2）目的：消除結晶過程中的枝晶偏析，使成分均勻化。由于加熱溫度高、時間長，會引起奧氏體晶粒嚴重粗化，因此一般還需要進行一次完全退火或正火，以細化晶粒、消除過熱缺陷。 3）適用范圍：主要用于質量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件、鍛件。 4）注意：高溫擴散退火生產周期長，消耗能量大，工件氧化、脫碳嚴重，成本很高。只是一些優質合金鋼及偏析較嚴重的合金鋼鑄件及鋼錠才使用這種工藝。對于一般尺寸不大的鑄件或碳鋼鑄件，因其偏析程度較輕，可采用完全退火來細化晶粒，消除鑄造應力。 （４） 去應力退火 1) 概念：為去除由于塑性變形加工,焊接等而造成的應力以及鑄件內存在的殘余應力而進行的退火稱為去應力退火。（去應力退火不發生扭變） 2) 工藝：將工件緩慢加熱到Ac1以下100~200℃（500~600℃）保溫一定時間（1~3h）后隨爐緩冷至200℃，再出爐冷卻。 鋼的一般在500～600℃ 鑄鐵一般在500～550℃超過550扣容易造成珠光體的石墨化。 焊接件一般為500～600℃。 3）適用范圍：消除鑄、鍛、焊件，冷沖壓件以及機加工工件中的殘余應力，以穩定鋼件的尺寸，減少變形，防止開裂。
二、鋼的正火 1、概念：將鋼件加熱 到Ac3(或Accm)以上３０～５０℃，保溫適當時間后；在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝稱為鋼的正火。 2、目的：細化晶粒，均勻組織，調整硬度等。 3、組織：共析鋼S 、亞共析鋼F+S、過共析鋼Fe3CⅡ＋S ４、工藝：正火保溫時間和完全退火相同，應以工件透燒，即心部達到要求的加熱溫度為準，還應考慮鋼材、原始組織、裝爐量和加熱設備等因素。正火冷卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對于大件也可采用吹風、噴霧和調節鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達到要求的組織和性能。 5、應用范圍： 1）改善鋼的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素鋼和低合金鋼，退火后硬度較低，切削加工時易于“粘 刀”，通過正火處理，可以減少自由鐵素體，獲得細片狀珠光體，使硬度提高，可以改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔程度。 2）消除熱加工缺陷。中碳結構鋼鑄、鍛、軋件以及焊接件在加熱加工后易出現粗大晶粒等過熱缺陷和帶狀組織。通過正火處理可以消除這些缺陷組織，達到細化晶粒、均勻組織、消除內應力的目的。 3）消除過共析鋼的網狀碳化物，便于球化退火。過共析鋼在淬火之前要進行球化退火，以便于機械加工并為淬火作好組織準備。但當過共析鋼中存在嚴重網狀碳化物時，將達不到良好的球化效果。通過正火處理可以消除網狀碳化物。 4）提高普通結構零件的機械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳鋼和合金鋼零件采用正火處理，達到一定的綜合力學性能，可以代替調質處理，作為零件的最終熱處理。 三、退火和正火的選擇 退火與正火的主要區別： 1、正火的冷卻速度比退火稍快，過冷度較大 2、正火后所得到的組織比較細，強度和硬度比退火高一些。 退火與正火的選擇： １、含碳量＜0.25％的低碳鋼，通常采用正火代替退火。因為較快的冷卻速度可以防止低碳鋼沿晶界析出游離三次滲碳體，從而提高沖壓件的冷變形性能；用正火可以提高鋼的硬度，低碳鋼的切削加工性能；在沒有其它熱處理工序時，用正火可以細化晶粒，提高低碳鋼強度。 ２、含碳量在0.25～0.5％之間的中碳鋼也可用正火代替退火，雖然接近上限碳量的中碳鋼正火后硬度偏高，但尚能進行切削加工，而且正火成本低、生產率高。 ３、含碳量在0.5～0.75％之間的鋼，因含碳量較高，正火后的硬度顯著高于退火的情況，難以進行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。 ４、含碳量＞0.75％的高碳鋼或工具鋼一般均采用球化退火作為預備熱處理，如有網狀二次滲碳體存在，則應先進行正火消除。
二、鋼的正火 1、概念：將鋼件加熱 到Ac3(或Accm)以上３０～５０℃，保溫適當時間后；在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝稱為鋼的正火。 2、目的：細化晶粒，均勻組織，調整硬度等。 3、組織：共析鋼S 、亞共析鋼F+S、過共析鋼Fe3CⅡ＋S ４、工藝：正火保溫時間和完全退火相同，應以工件透燒，即心部達到要求的加熱溫度為準，還應考慮鋼材、原始組織、裝爐量和加熱設備等因素。正火冷卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對于大件也可采用吹風、噴霧和調節鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達到要求的組織和性能。 5、應用范圍： 1）改善鋼的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素鋼和低合金鋼，退火后硬度較低，切削加工時易于“粘 刀”，通過正火處理，可以減少自由鐵素體，獲得細片狀珠光體，使硬度提高，可以改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔程度。 2）消除熱加工缺陷。中碳結構鋼鑄、鍛、軋件以及焊接件在加熱加工后易出現粗大晶粒等過熱缺陷和帶狀組織。通過正火處理可以消除這些缺陷組織，達到細化晶粒、均勻組織、消除內應力的目的。 3）消除過共析鋼的網狀碳化物，便于球化退火。過共析鋼在淬火之前要進行球化退火，以便于機械加工并為淬火作好組織準備。但當過共析鋼中存在嚴重網狀碳化物時，將達不到良好的球化效果。通過正火處理可以消除網狀碳化物。 4）提高普通結構零件的機械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳鋼和合金鋼零件采用正火處理，達到一定的綜合力學性能，可以代替調質處理，作為零件的最終熱處理。 三、退火和正火的選擇 退火與正火的主要區別： 1、正火的冷卻速度比退火稍快，過冷度較大 2、正火后所得到的組織比較細，強度和硬度比退火高一些。 退火與正火的選擇： １、含碳量＜0.25％的低碳鋼，通常采用正火代替退火。因為較快的冷卻速度可以防止低碳鋼沿晶界析出游離三次滲碳體，從而提高沖壓件的冷變形性能；用正火可以提高鋼的硬度，低碳鋼的切削加工性能；在沒有其它熱處理工序時，用正火可以細化晶粒，提高低碳鋼強度。 ２、含碳量在0.25～0.5％之間的中碳鋼也可用正火代替退火，雖然接近上限碳量的中碳鋼正火后硬度偏高，但尚能進行切削加工，而且正火成本低、生產率高。 ３、含碳量在0.5～0.75％之間的鋼，因含碳量較高，正火后的硬度顯著高于退火的情況，難以進行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。 ４、含碳量＞0.75％的高碳鋼或工具鋼一般均采用球化退火作為預備熱處理，如有網狀二次滲碳體存在，則應先進行正火消除。
