預(yù)備退火加熱保溫冷卻

任何熱處理過程都由加熱、保溫和冷卻二三個階段組成。

預(yù)備退火加熱

加熱包括升溫速度和加熱溫度兩個參數(shù)。

由于鋁合金的導(dǎo)熱性和塑性都較好，可以采用快的速度升溫，這不僅可提高生產(chǎn)效率，而且有利于提高產(chǎn)品品質(zhì)。加熱溫度應(yīng)嚴格控制，必須遵守工藝規(guī)程的規(guī)定，尤其是對淬火和時效時的加熱溫度控制更為嚴格。

預(yù)備退火保溫

保溫是指鋁合金在加熱溫度下停留的時問，停留時問應(yīng)確保金屬表面和中心部位的溫度一致，合金的組織發(fā)生變化。保溫時間與很多因素有關(guān)，如制品尺寸、堆放方式及緊密程度、加熱方式和熱處理以前金屬的變形程度等。在生產(chǎn)中往往是根據(jù)實驗確定保溫時間。

預(yù)備退火冷卻

冷卻是指對加熱保溫后材料的冷卻，不同熱處理的冷卻速度是不相同的。如淬火要求快的冷卻速度，而具有相變的鋁合金的退火則要求慢的冷卻速度。

熱處理的分類方法有兩種：一種是按熱處理過程中組織和相變的變化特點分類；另一種是按熱處理目的或]’：序特點分類。熱處理在實際生產(chǎn)中是按生產(chǎn)過程、熱處理目的和操作特點分類的，沒有統(tǒng)一的規(guī)定 。

預(yù)備退火的目的是消除金屬材料中內(nèi)應(yīng)力或加工硬化，提高塑性，降低硬度以利于繼續(xù)冷加工；改善或消除材料在鑄造、鍛壓、軋制時所造成的成分或組織不均(例如偏析，帶狀組織和魏氏組織等)以及細化晶粒；改善高碳鋼中碳化物的分布和形態(tài)，為最終熱處理作好組織準備。

根據(jù)預(yù)備退火的目的，經(jīng)常采用的工藝有：

(1)低溫退火，其中包括有以消除鑄件、鍛件和軋件的殘余應(yīng)力及降低硬度的軟化退火和消除冷加工硬化的再結(jié)晶退火；

(2)用于細化亞共析鋼晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力和魏氏組織等缺陷，均勻組織，提高鋼的力學(xué)性能的完全退火；

(3)用于消除內(nèi)應(yīng)力和降低硬度的不完全退火；

(4)用于使鑄錠或鑄件的成分和組織均勻一致的均勻化退火；

(5)用于使過共析鋼獲得球狀珠光體的球化退火；

(6)用于硅鋼薄板坯料冷軋前的初退火(工廠稱為黑退火)，其主要目的是為了脫碳，同時也軟化坯料，便于冷軋。退火溫度約800℃，保溫10～15h，隨后緩冷。

為使化學(xué)成分均勻化，消除微觀偏析，采用的預(yù)退火稱之為擴散退火或均勻化退火，其加熱溫度較高，保溫時間相對較長，容易使鋼的晶粒粗大，補救的辦法是在預(yù)退火之后，再采用正火處理，以獲得細小的晶粒組織。一些要求不高的鋼種或薄壁鑄件，其退火溫度達到完全奧氏體化溫度以上150～200℃即可 。

退火與正火是應(yīng)用非常廣泛的熱處理．在機械零件或工量模具等工件的制造過程中，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．保溫一定時間，然后隨爐一起緩慢冷卻下來，以得到穩(wěn)定組織的一種熱處理方法。

退火目的

①細化晶粒，均勻鋼的組織及成分．改善鋼的性能或為隨后的熱處理作好組織準備。

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，在加熱過程中．鋼的組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而在冷卻過程奧氏體又轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿《鶆虻钠胶饨M織(珠光體 鐵素體)，從而降低鋼的硬度，細化了鋼的晶粒．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Ac。以上奧氏體狀態(tài)在緩慢冷卻時．將沿晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，使鋼的強度、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℃．保溫一段時間，以不大于50℃/h的冷卻速度冷卻下來的二藝稱為球化退火。

球化退火的目的在于使過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，便于切削加工，并且在淬火加熱時，奧氏體晶粒不易粗大，冷卻時工件變形、開裂傾向小。

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備。

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

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，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)榧毿〉牡容S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行再結(jié)晶退火。

去除應(yīng)力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時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。因為往半導(dǎo)體中注入雜質(zhì)離子時，高能量的入射離子會與半導(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行退火，以恢復(fù)晶體的結(jié)構(gòu)和消除缺陷。同時，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入替代位置。退火的溫度一般為200~800C，比熱擴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）。這時的退火溫度要選取得稍高于金屬-半導(dǎo)體的共熔點（對于Si-Al合金，為570度） 。2100433B

1、H1×——冷作硬化狀態(tài)（中間退火）。

冷軋中間道次進行退火，冷卻后不再進行補充熱處理。“H1”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度指標的制品。對于在室溫下自然軟化的金，H2、H3對應(yīng)狀態(tài)具有相同的低應(yīng)力值；對其他合金H2、H1對應(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，以低溫熱處理穩(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)僅適用于不進行穩(wěn)定化處理，在室溫下就會自發(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。