退火狀態(tài)簡介

退火的目的主要是為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，并為后道工序作好組織和性能上的準(zhǔn)備。

合金結(jié)構(gòu)鋼、保證淬透性的結(jié)構(gòu)鋼、冷鐓鋼、軸承鋼、工具鋼、汽輪機(jī)葉片用鋼、鐵素體型不銹耐熱鋼的鋼材常用退火狀態(tài)交貨。

退火的一個(gè)最主要工藝參數(shù)是最高加熱溫度（退火溫度），大多數(shù)合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎(chǔ)的，如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎(chǔ)。各種鋼（包括碳素鋼及合金鋼）的退火溫度，視具體退火目的的不同而不同。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線溫度以下、固溶度線溫度以上或以下的某一溫度。

退火是鋁及鋁合金板帶材生產(chǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵工序，其工藝過程由加熱、保溫及冷卻三個(gè)階段組成。

退火的目的主要有：

1、對(duì)于成品厚度退火，可以改善和控制產(chǎn)品的組織與性能，滿足不同的需求。

2、對(duì)于中間厚度退火（簡稱中退），不僅可以消除加工硬化，有利于進(jìn)一步軋制，而且還能改善最終制品的組織與性能。

3、燃燒和揮發(fā)冷軋時(shí)滯留在板面上的軋制油，確保產(chǎn)品表面潔凈衛(wèi)生。

1、高溫退火慢速冷卻狀態(tài)

該狀態(tài)適用于為強(qiáng)化超聲反應(yīng)或獲得穩(wěn)定尺寸，在近似固溶熱處理要求的時(shí)間和溫度下進(jìn)行熱處理后，緩慢冷卻至室溫。也適用于用戶在固溶熱處理前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)加工。無力學(xué)性能規(guī)定。

2、熱機(jī)械處理狀態(tài)

該狀態(tài)適用于經(jīng)受特殊熱機(jī)械處理的變形產(chǎn)品。也適用于用戶進(jìn)行固溶熱處理前要超塑成型的產(chǎn)品。

3、均勻化狀態(tài)

該狀態(tài)用于連續(xù)鑄造的拉線坯或帶材，為消除或減少偏析要進(jìn)行高溫?zé)峤幚恚@樣提高后繼加工變形性和對(duì)固溶熱處理的反應(yīng)。

1、H1×——冷作硬化狀態(tài)（中間退火）。

冷軋中間道次進(jìn)行退火，冷卻后不再進(jìn)行補(bǔ)充熱處理?！癏1”后的數(shù)字表示冷作硬化的程度。

2、H2×——冷作硬化后部分退火狀態(tài)（成品退火）。

不完全退火

應(yīng)變硬化 不完全退火

適用于大加工率后，以最終的部分退火獲得所需要的強(qiáng)度指標(biāo)的制品。對(duì)于在室溫下自然軟化的金，H2、H3對(duì)應(yīng)狀態(tài)具有相同的低應(yīng)力值；對(duì)其他合金H2、H1對(duì)應(yīng)各狀態(tài)具有相同的最低應(yīng)力值，但H2各狀態(tài)的延伸率稍高。“H1”后的數(shù)字表示經(jīng)部分退火后，冷作硬化保留的程度。

3、H3×——冷作硬化后穩(wěn)定化處理狀態(tài)。

穩(wěn)定化退火

應(yīng)變應(yīng)化 低溫回復(fù)

穩(wěn)定化退火——為使工件中微細(xì)的顯微組成物沉淀或球化的退火。

適用于大冷作量后，以低溫?zé)崽幚矸€(wěn)定力學(xué)性能的產(chǎn)品。穩(wěn)定化處理后，應(yīng)力值稍有降低，塑性有所改善。該狀態(tài)僅適用于不進(jìn)行穩(wěn)定化處理，在室溫下就會(huì)自發(fā)軟化的合金?！癏3”后的數(shù)字表示穩(wěn)定化處理前冷作硬化保留的程度。

退火狀態(tài)退火廢品的產(chǎn)生原因和消除辦法

退火常見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)間過長。

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)生的主要過程為回復(fù)。

從某一溫度開始，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)延長保溫時(shí)間或提高加熱溫度，再結(jié)晶晶粒將粗化。

退火工藝參數(shù)主要包括加熱速度、退火溫度、保溫時(shí)間及冷卻速度。其對(duì)制品組織與性能的影響如下：

1、加熱速度

鋁及鋁合金退火時(shí)，應(yīng)盡量采用快速加熱。這是因?yàn)殇X及鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性能，具備快速加熱的條件。更為重要的原因是快速加熱時(shí)，一般可得到較細(xì)小的晶粒。而緩慢加熱時(shí)，晶粒容易粗大，晶粒粗大將降低制品的深沖性能及表面質(zhì)量。

2、退火溫度

退火溫度對(duì)組織與性能的影響最為明顯。經(jīng)冷變形而產(chǎn)生了加工硬化的金屬，根據(jù)加熱溫度高低不同，其組織和性能的變化過程可分為回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長大三個(gè)階段。

① 回復(fù)階段：用光學(xué)顯微鏡觀察時(shí)，看不到內(nèi)部組織有任何變化。此時(shí)，金屬的強(qiáng)度稍有降低，塑性略有提高，內(nèi)應(yīng)力明顯下降。

②再結(jié)晶階段：當(dāng)金屬加熱到開始再結(jié)晶溫度時(shí)，則在冷變形金屬和合金的基體上，開始形成新的晶粒。隨著加熱溫度的升高或保溫時(shí)間的延長，新晶粒的數(shù)量不斷增加，直至全部形成了新的再結(jié)晶晶粒為止。此階段，纖維組織（被拉長的晶粒）轉(zhuǎn)變成再結(jié)晶組織（等軸的再結(jié)晶晶粒）。此時(shí)，完全消除了加工硬化現(xiàn)象，金屬的強(qiáng)度急劇下降，塑性明顯提高。

③晶粒長大：冷變形金屬在經(jīng)過完全再結(jié)晶后，一般可得到均勻細(xì)小的等軸晶粒。但是，如果加熱溫度過高或加熱時(shí)間過長時(shí)，則再結(jié)晶后的新晶粒又會(huì)發(fā)生合并與長大，使晶粒變得粗大，金屬的機(jī)械性能也相應(yīng)變壞。

3、保溫時(shí)間

加熱溫度不高，即金屬處于回復(fù)階段時(shí)，保溫時(shí)間對(duì)組織性能影響不明顯。但當(dāng)金屬處于再結(jié)晶階段時(shí)，若保溫時(shí)間過長，晶粒變得粗大，機(jī)械性能也相應(yīng)變差。

4、冷卻速度

對(duì)于純鋁熱處理不可強(qiáng)化合金而言，冷卻速度對(duì)組織性能影響不大。因此，退火時(shí)可采用隨爐冷卻或出爐緩冷的方法。

退火球化退火的具體工藝

①普通（緩冷）球化退火，緩冷適用于多數(shù)鋼種，尤其是裝爐量大時(shí)，操作比較方便，但生產(chǎn)周期長；②等溫球化退火，適用于多數(shù)鋼種，特別是難于球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼（如滾動(dòng)軸承鋼）；其生產(chǎn)周期比普通球化退火短，不過需要有能夠控制共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子；③周期球化退火，適用于原始組織為片層狀珠光體組織的鋼，其生產(chǎn)周期也比普通球化退火短，不過在設(shè)備裝爐量大的條件下，很難按控制要求改變溫度，故在生產(chǎn)中未廣泛采用；④低溫球化退火，適用于經(jīng)過冷形變加工的鋼以及淬火硬化過的鋼（后者通常稱為高溫軟化回火）；⑤形變球化退火，形變加工對(duì)球化有加速作用，將形變加工與球化結(jié)合起來，可縮短球化時(shí)間。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材（如帶材）。

退火再結(jié)晶退火工藝

應(yīng)用于經(jīng)過冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內(nèi)部組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，消除形變硬化，恢復(fù)金屬或合金的塑性和形變能力（回復(fù)和再結(jié)晶）。若欲保持金屬或合金表面光亮，則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火。

去除應(yīng)力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時(shí)由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過程中也產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。若內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去除，常導(dǎo)致工件變形甚至形成裂紋。去除應(yīng)力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度（例如，灰口鑄鐵是500～550℃，鋼是500～650℃），保溫一段時(shí)間，使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來。應(yīng)該指出，去除應(yīng)力退火并不能將內(nèi)應(yīng)力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。

還有一些專用退火方法，如不銹耐酸鋼穩(wěn)定化退火；軟磁合金磁場(chǎng)退火；硅鋼片氫氣退火；可鍛鑄鐵可鍛化退火等。

退火半導(dǎo)體退火

半導(dǎo)體芯片在經(jīng)過離子注入以后就需要退火。因?yàn)橥雽?dǎo)體中注入雜質(zhì)離子時(shí)，高能量的入射離子會(huì)與半導(dǎo)體晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子發(fā)生位移，結(jié)果造成大量的空位，將使得注入?yún)^(qū)中的原子排列混亂或者變成為非晶區(qū)，所以在離子注入以后必須把半導(dǎo)體放在一定的溫度下進(jìn)行退火，以恢復(fù)晶體的結(jié)構(gòu)和消除缺陷。同時(shí)，退火還有激活施主和受主雜質(zhì)的功能，即把有些處于間隙位置的雜質(zhì)原子通過退火而讓它們進(jìn)入替代位置。退火的溫度一般為200~800C，比熱擴(kuò)散摻雜的溫度要低得多 。

退火蒸發(fā)電極金屬退火

蒸發(fā)電極金屬以后需要進(jìn)行退火，使得半導(dǎo)體表面與金屬能夠形成合金，以接觸良好（減小接觸電阻）。這時(shí)的退火溫度要選取得稍高于金屬-半導(dǎo)體的共熔點(diǎn)（對(duì)于Si-Al合金，為570度） 。2100433B

退火處理完全退火

目的細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力和加工缺陷，降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性變形能力。

用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。

退火處理球化退火

用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度?h3 class="title-text">退火處理等溫退火

用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。

④再結(jié)晶退火用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。

退火處理石墨退火

用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。

退火處理擴(kuò)散退火

用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。

退火處理去應(yīng)力退火

用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。

退火處理不完全退火

加熱溫度在Ac1~Accm之間，冷卻速度：在500~600℃以上時(shí)，碳鋼是100~200℃/h，合金鋼是50~100℃/h，高合金鋼是20~60℃/h，主要用于過共析鋼。

退火處理焊后退火

選用純Fe作填充金屬對(duì)YG30硬質(zhì)合金與45鋼進(jìn)行TIG焊試驗(yàn)。利用掃描電鏡對(duì)退火前后的YG30/焊縫界面區(qū)的組織形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明,工業(yè)純Fe作填充金屬,在1050℃退火后,焊態(tài)的η相不變;在1150℃退火后,開始產(chǎn)生新η相;η相隨退火溫度升高和保溫時(shí)間延長而增加。退火時(shí)新η相成核于WC-γ相界,吞并WC晶粒而長大,分布在WC顆粒的邊界。