預備退火目的及工藝

預備退火的目的是消除金屬材料中內應力或加工硬化，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)預備退火的目的，經常采用的工藝有：

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

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

(3)用于消除內應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。

為使化學成分均勻化，消除微觀偏析，采用的預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 。

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。熱處理在實際生產中是按生產過程、熱處理目的和操作特點分類的，沒有統(tǒng)一的規(guī)定 。

任何熱處理過程都由加熱、保溫和冷卻二三個階段組成。

預備退火加熱

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，這不僅可提高生產效率，而且有利于提高產品品質。加熱溫度應嚴格控制，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，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。在生產中往往是根據(jù)實驗確定保溫時間。

預備退火冷卻

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。

退火與正火是應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應力．有利于切削加工，調整組織，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)中所產生的內應力。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。

完全退火又稱重結晶退火，在加熱過程中．鋼的組織全部轉變?yōu)閵W氏體，而在冷卻過程奧氏體又轉變?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，充分消除了內應力。

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狀滲碳體或其他組織缺陷時，應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量要求高的鋼（如滾動軸承鋼）；其生產周期比普通球化退火短，不過需要有能夠控制共析轉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，其生產周期也比普通球化退火短，不過在設備裝爐量大的條件下，很難按控制要求改變溫度，故在生產中未廣泛采用；④低溫球化退火，適用于經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）。

退火再結晶退火工藝

應用于經過冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內部組織變?yōu)榧毿〉牡容S晶粒，消除形變硬化，恢復金屬或合金的塑性和形變能力（回復和再結晶）。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晶退火。

去除應力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時由于各部位冷卻速度不同而產生內應力，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生內應力。若內應力較大而未及時予以去除，常導致工件變形甚至形成裂紋。去除應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，使金屬內部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來。應該指出，去除應力退火并不能將內應力完全去除，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。

退火半導體退火

半導體芯片在經過離子注入以后就需要退火。因為往半導體中注入雜質離子時，高能量的入射離子會與半導體晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子發(fā)生位移，結果造成大量的空位，將使得注入區(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體放在一定的溫度下進行退火，以恢復晶體的結構和消除缺陷。同時，退火還有激活施主和受主雜質的功能，即把有些處于間隙位置的雜質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?！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對應狀態(tài)具有相同的低應力值；對其他合金H2、H1對應各狀態(tài)具有相同的最低應力值，但H2各狀態(tài)的延伸率稍高?！癏1”后的數(shù)字表示經部分退火后，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

應變應化 低溫回復

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)定力學性能的產品。穩(wěn)定化處理后，應力值稍有降低，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。