工艺规范：大截面工件的正火温度与加热温度范围的控制方法

（1）工艺要点 正火加热应保证实现完全奥氏体化。具体可参照下述原则安排：

1）对于碳钢或合金钢的渗碳件、锻件等，作为在淬火前细化组织的预处理，其加热温度宜采用温度范围的上限，以利于细化高温渗碳或锻造后形成的粗大组织。

2）合金渗碳钢的正火温度应比渗碳温度高些，以减少渗碳时的畸变，并可改善切削加工性。

3）大截面工件正火温度应比加热温度范围高10～40℃。

4）正火作为最终热处理时，可采用温度范围的下限。

5）正火加热后一般空冷。对于大件、某些渗碳钢、过共析钢工件和铸件，还可采用风冷、喷雾冷却等。

6）对正火畸变要求严格的工件，可采用二段正火的方法。

7）对淬火返修件，为防止重新淬火时增加畸变和产生裂纹，可采用等温正火的方法，此外，对汽车、摩托车、拖拉机等行走机械的齿轮及齿轮轴，等温正火已是渗碳淬火前最广泛应用的预备热处理工序，对改善切削加工性，减小渗碳淬火后的畸变具有明显的作用。

8）为了降低中、高碳钢和中、高碳合金钢工件正火后的硬度及消除内应力，并获得良好的切削加工性能，还需在正火后进行回火。

9）低碳合金结构钢（如15Cr、20Cr、20CrMnB等）终锻后以一定的冷却速度冷至500～600℃（5～7min），然后立即加热到Ac₃以上进行正火，有利于节约能源。

10）高温正火后的工件，随后还应进行一次常规正火的细化晶粒，并获得正常正火组织。

需说明的是，某些高合金钢即使在空气中冷却，也能获得马氏体或贝氏体组织。这时，尽管工件是空冷，也不能属于正火的工艺范畴。

（2）工艺规范

1）加热温度：

普通正火加热温度：Ac₃（或Ac_cm）＋（30～50）℃；

等温正火加热温度：Ac₃（或Ac_cm）＋（30～50）℃，如用于汽车等行走机械齿轮、齿轮轴：Ac₃＋（100～150）℃（为940～970）℃；等温温度：Ar₁以下（580～650）℃；

高温正火加热温度：Ac₃＋（100～150）℃；

双重正火加热温度：第一次正火：Ac₃＋（150～200）℃，第二次正火：Ac₃＋（30～50）℃；

轴承钢用于消除网状碳化物加热温度：Ac_cm＋（80～110）℃（为980～1150）℃。

表1-12为常用钢件普通正火加热温度。

表1-12 常用钢件普通正火加热温度

2）加热速度。加热速度与钢的成分、工件形状和尺寸、炉子功率、装炉量大小、装炉方式以及热处理工艺要求等多种因素有关。

①一般采用到温装炉的方式。碳钢和低合金钢中、小件，加热速度可控制在100～200℃／h。

②中、高合金钢、形状复杂或截面大的工件以及较大装炉量时，正火加热可采用预热方式。(www.xing528.com)

③低温入炉随炉升温的加热方式，因能耗太大，应尽可能不用或少用。

3）加热与保温时间。加热时间是工件的升温时间、透热时间和保温时间的总和，与钢的成分、工件的体积、加热温度、加热介质、加热方式、装炉量、设备功率及热处理工艺等因素有关。

保温时间主要取决于热处理本身的工艺要求。从正火工序的需要，保温的目的是以完成奥氏体化为主要任务。而这一过程的进行速度是很快的，因而保温时间无需过长。

在实际生产中，常按照以下几种方法来计算加热及保温时间：

①按工件的有效厚度（mm）。可参照本章1.1.3节完全退火工艺规范中按工件的有效厚度的计算方法计算。但电炉加热时的保温系数α的选取，对于碳素钢为1.0～1.5min／mm；合金结构钢为1.2～1.8min／mm。

②按工件的几何因素。可参照本章1.1.3节完全退火工艺规范中按工件的几何因素计算方法进行计算。

③按工件的有效厚度或条件厚度（主要用于不锈钢和耐热钢）。工件的保温时间τ可按下列计算方法算出：

钣金、焊接件：

采用空气电炉（保护气氛炉）：τ＝（5～10）min＋（0.5～1）min／mm×δ［δ为工件有效厚度或条件厚度（mm），下同］

采用盐浴炉：τ＝（3～5）min＋（0.5～1）min／mm×δ

采用真空炉：当≤750℃时，τ＝（10～15）min＋（3～4）min／mm×δ；当＞750℃时，τ＝（10～15）min＋（1～2）min／mm×δ

以上需说明的是：

①真空炉中加热时间计算公式系指内热式真空炉；外热式真空炉加热时间可适当延长。

②式中，工件的条件厚度δ为实际工件厚度（s）乘以工件形状系数（m）。

对于球形、正方体：m＝0.75。

对于圆棒、方棒：m＝1。

对于板件［a（厚度）×b（宽度）］：当b≤2a，m＝1.50；当2a＜b≤4a，m＝1.75；当b＞4a，m＝2.00。

对于管件：两端开口短管，m≤2.00；一端封闭管，m＝2.00～4.00；长管或两端封闭管，m＞4.00。

由于影响加热时间的因素很多，所列计算数据仅供参考。应用时，应结合具体情况予以调整，以保证工件有足够的加热保温时间。

4）冷却。正火件出炉后，一般应散开在自然流通的空气中冷却，不允许堆冷或在潮湿的地上冷却。

对于大件、某些渗碳钢、过共析钢工件和铸件，根据工艺要求还可采用风冷、喷雾冷却等方法。

对于畸变要求较严的工件，在加热保温后，可在静止的空气中冷却至Ar₁附近，即可转入炉中缓慢冷却，此即所谓二段正火法。

采用等温正火方法时，在加热保温后快冷至珠光体转变区的某一温度，保温以获得珠光体组织，然后在空气中冷却。