退火熱處理

專案四：鋼的熱處理鋼的熱處理基本理論知識-退火第10次課（2h）

【主要內容】

退火的目的、退火的工藝

【知識和能力目標】

使學生認識鋼退火的目的,掌握退火的工藝

【學習要求】

1、掌握退火的目的；

2、退火熱處理在材料中的應用。

【新授】

將組織偏離平衡狀態的鋼件加熱到適當的溫度，經過一定時間保溫後緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻），以獲得接近平衡狀態組織的熱處理工藝稱為退火。其主要目的如下:

●調整硬度以便進行切削加工。經適當退火後，可使工件硬度調整到170～250hbs,該硬度值具有最佳的切削加工效能。

●減輕鋼的化學成分及組織的不均勻性（如偏析、等），以提高工藝效能和使用效能。

●消除殘餘內應力（或加工硬化），可減少工件後續加工中的變形和開裂。●細化晶粒，改善高碳鋼中碳化物的分布和形態，為淬火作好組織準備。退火工藝種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應力退火及再結晶退火等。

不同退火的加熱溫度範圍的工藝如圖所示，它們有的加熱到臨界點以上，有的加熱到臨界點以下。對於加熱溫度在臨界點以上的退火工藝，其質量主要取決於加熱溫度、保溫時間、冷卻速度及等溫溫度等。對於加熱溫度在臨界點以下的退火工藝，其質量主要取決於加熱溫度的均勻性。

圖各種退火工藝的加熱溫度範圍

ⅰ、完全退火

完全退火（又稱重結晶退火）是將亞共析鋼加熱到ac3以上30～50℃，保溫一定時間後隨爐緩慢冷卻或埋入石灰和砂中冷卻，以獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝。它主要用於中碳鋼，其主要目的是細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度和改善鋼的切削加工效能。低碳鋼和過共析鋼不宜採用完全退火。

低碳鋼完全退火後硬度偏低，不利於切削加工。過共析鋼完全退火，加熱溫度在accm以上，會有網狀二次滲碳體沿奧氏體晶界析出，造成鋼的脆化。

ⅱ、等溫退火

等溫退火是將鋼件或毛坯加熱到高於ac3(含碳0.3～0.8%亞共析鋼)以上30～50℃或ac1(含碳0.

8～1.2%過共析鋼)以上10～20℃的溫度，保溫適當時間後較快地冷卻到p區的某一溫度，並等溫保持，使a轉變為p組織，然後緩慢冷卻的熱處理工藝。

完全退火所需時間很長，特別是對於某些a比較穩定的合金鋼，往往需要幾十小時，為了縮短退火時間，可採用等溫退火。圖4-18為高速鋼的完全退火與等溫退火的比較，可見等溫退火所需時間比完全退火縮短很多。等溫退火的等溫溫度（ar1以下某一溫度）應根據要求的組織和效能由被處理鋼的c曲線來確定。

溫度越高（距a1越近）則p組織越粗大，鋼的硬度越低；反之，則硬度越高。

ⅲ、球化退火

球化退火是將鋼件加熱到ac1以上20～30℃，充分保溫使未溶二次滲碳體球化，然後隨爐緩慢冷卻或在ar1以下20℃左右進行長期保溫，使p中滲碳體球化（退火前用正火將網狀滲碳體破碎），隨後出爐空冷的熱處理工藝。

主要用於共析鋼和過共析鋼，如工具鋼、滾珠軸承鋼等，其主要目的在於降低硬度，改善切削加工效能；並為以後的淬火作組織準備。

近年來，球化退火也應用於亞共析鋼而取得較好效果，並有利於冷變形加工。ⅳ、擴散退火

擴散退火（或均勻化退火）是將鋼錠、鑄鋼件或鍛坯加熱到略低於固相線的溫度，長時間保溫，然後緩慢冷卻，以消除化學成分和組織不均勻現象的一種熱處理工藝。擴散退火加熱溫度為ac3以上150～250℃（通常為1100～1200℃），具體加熱溫度視鋼種

及偏析程度而定，保溫時間一般為10～15h。擴散退火後鋼的晶粒非常粗大，需要再進行完全退火或正火。由於高溫擴散退火生產周期長、消耗能量大、生產成本高，所以一般不輕易採用。

圖4-20高速鋼的等溫退火與完全退火的比較

ⅴ、去應力退火

去應力退火是將鋼件加熱到低於ac1的某一溫度（一般為500～650℃），保溫，然後隨爐冷卻，從而消除冷加工以及鑄造、鍛造和焊接過程中引起的殘餘內應力而進行的熱處理工藝。去應力退火能消除內應力約50～80%，不引起組織變化。還能降低硬度，提高尺寸穩定性，防止工件的變形和開裂。

【小結】主要講解退火的目的、工藝與應用【作業布置】p71t3【作業反饋】

【課後心得】