鋼的退火

目的

退火的目的是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。

退火與正火是應(yīng)用非常廣泛的熱處理．在機(jī)械零件或工量模具等工件的制造過(guò)程中，通常作為預(yù)先熱處理工序，安排在鑄造或鍛造之后、切削粗加工之前，用以消除前一工序(鍛、鑄、冷加工等)所造成的某些缺陷，并為隨后的工序(熱處理、拉拔等)做好準(zhǔn)備。例如車床主軸零件用45鋼制造，為了消除鍛造留下的內(nèi)應(yīng)力．有利于切削加工，調(diào)整組織，便于后續(xù)熱處理工藝，往往在鍛造后選用正火。

退火就是將鋼加熱到一定溫度．保溫一定時(shí)間，然后隨爐一起緩慢冷卻下來(lái)，以得到穩(wěn)定組織的一種熱處理方法。

退火目的

①細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分．改善鋼的性能或?yàn)殡S后的熱處理作好組織準(zhǔn)備。

②降低鋼的硬度，提高塑性。以利于切削加工及冷變形加工。

③消除在前一工序(如鍛造、軋制、鑄造等)中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。防止變形和開(kāi)裂。

退火方法

①完全退火。

將鋼加熱至Ac。以上30℃～50。(’．完全奧氏體化后保溫一段時(shí)間，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝稱為完全退火。

完全退火又稱重結(jié)晶退火，在加熱過(guò)程中．鋼的組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而在冷卻過(guò)程奧氏體又轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小而均勻的平衡組織(珠光體 鐵素體)，從而降低鋼的硬度，細(xì)化了鋼的晶粒．提高了塑性，充分消除了內(nèi)應(yīng)力。

完全退火主要適用于亞共析鋼，用于鍛、軋、鑄、焊等熱加工后的鋼件毛坯，退火后的組織為鐵素體和珠光體。

低碳鋼和過(guò)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(guò)共析鋼加熱至Ac。以上奧氏體狀態(tài)在緩慢冷卻時(shí)．將沿晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性顯著降低。

②球化退火。

將鋼加熱至AC，以上20℃～30℃．保溫一段時(shí)間，以不大于50℃/h的冷卻速度冷卻下來(lái)的二藝稱為球化退火。

球化退火的目的在于使過(guò)共析鋼獲得球狀珠光體。彌散分布在鐵素體基體之內(nèi)的混合物。球狀珠光體與片狀珠光體比較，硬度較低，切屑易于斷開(kāi)，便于切削加工，并且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易粗大，冷卻時(shí)工件變形、開(kāi)裂傾向小。

球化退火主要用于制造刀具、量具、模具等的共析鋼和過(guò)共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼。主要目的是降低硬度，改善切削加工性．并為淬火作好組織準(zhǔn)備。

若鋼的原始組織中有網(wǎng)狀滲碳體或其他組織缺陷時(shí)，應(yīng)先用正火消除后再球化退火 。

退火狀態(tài)退火廢品的產(chǎn)生原因和消除辦法

退火常見(jiàn)的工藝廢品有性能不合格、晶粒粗大及板面油斑三種，其產(chǎn)生原因和消除辦法如下：

1、性能不合格。

產(chǎn)生原因：料卡不符；未正確執(zhí)行工藝；設(shè)備過(guò)程故障。

消除辦法：料卡一致，方可裝爐退火；嚴(yán)格執(zhí)行退火工藝；加強(qiáng)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

2、晶粒粗大

產(chǎn)生原因：加熱速度慢；退火溫度不理想；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

消除辦法：對(duì)于3A21合金，采用高溫、快速、短時(shí)退火工藝。

退火狀態(tài)退火的一般原理

冷變形鋁及鋁合金加熱，會(huì)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶過(guò)程，其驅(qū)動(dòng)力是冷變形儲(chǔ)能，即冷變形后的自由能增量。加熱時(shí)，金屬的組織結(jié)構(gòu)將向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化。使冷變形金屬向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的熱處理稱為退火。

在退火溫度低、退火時(shí)間短時(shí)，冷變形金屬發(fā)生的主要過(guò)程為回復(fù)。

從某一溫度開(kāi)始，冷變形鋁及鋁合金顯微組織發(fā)生明顯變化，在放大倍數(shù)不太大的光學(xué)顯微鏡下也能觀察到新生的晶粒，這種現(xiàn)象稱為再結(jié)晶。

再結(jié)晶晶粒形成后，若繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間或提高加熱溫度，再結(jié)晶晶粒將粗化。

退火方式包括熱退火、冷退火、完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火。

(1)熱退火：用于容易產(chǎn)生鋼錠裂紋的鋼種，脫錠后紅熱鋼錠入爐，爐溫800～900℃。

(2)冷退火：可改善鋼錠內(nèi)粗大和不均的鑄態(tài)組織，消除內(nèi)應(yīng)力和降低鋼錠硬度，便于清除表面缺陷。鋼錠人爐溫度低于300℃。

(3)完全退火與等溫退火：完全退火又稱重結(jié)晶退火，一般用于亞共析成分的各種碳鋼與合金鋼鋼錠或鑄件的最終熱處理，或作為某些重要品種的預(yù)先熱處理。

完全退火操作是將亞共析鋼件加熱至A^e3以上20～40℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻至500℃以下，在空氣中冷卻至常溫。

含碳量較低的半馬氏體鋼大鋼錠、馬氏體鋼、含碳量高的過(guò)共析鋼和萊氏體鋼鋼錠則需進(jìn)行退火處理。有些鋼種則是小錠不需退火，而大鋼錠需要退火，如T10～T13大于1100kg的鋼錠，30～35CrMnSi大于1600kg的鋼錠才需要退火。鋼錠退火分熱送退火和冷送退火兩種。熱送退火是鋼錠脫模后趁紅熱狀態(tài)裝入爐溫在650～700℃以上的退火爐退火;適用于對(duì)裂紋特別敏感的馬氏體鋼等，如3Cr2W8V，30～37CrNi3，25Cr2MoV等。冷送退火是鋼錠經(jīng)模冷或坑冷后，在較短時(shí)間(一般不超過(guò)3天)內(nèi)裝退火爐退火;適合于裂紋傾向較小的半馬氏體鋼、馬氏體鋼小鋼錠，如Cr12MoV，W9Mo3Cr4V，20Cr2Ni4等。鋼錠的退火制度依鋼種性質(zhì)和用戶訂貨要求確定。