钢材的正火和退火特性

常用热处理工艺可分两类：预备热处理和最终热处理。预备热处理是为调整原始组织，以保证工件最终热处理或（和）切削加工质量，预先进行的热处理工艺。如钢的退火和正火一般是对毛坯进行热处理，以改善和消除在毛坯制造过程中所产生的某些缺陷，为后续的加工和热处理作好性能和组织的准备，因此退火和正火通常称为预备热处理。最终热处理（如淬火、回火）是为了使成品的使用性能达到要求。但当工件性能要求不高时，退火和正火也可作为最终热处理。

1.退火

将钢件加热到适当温度，保持一段时间，然后缓慢冷却（通常随炉冷却或者是灰冷、砂冷等，冷却速度约为100℃/h）的热处理工艺称为退火。

退火的主要目的是降低或调整硬度以便于切削加工；改善或消除钢件的不良组织缺陷（如进行细化晶粒等）；消除或降低内应力；提高塑性和韧性，改善钢的力学性能等。便于切削加工和冲压；为后续工序作好组织准备。

根据钢的成分、原始组织和不同目的，退火可分为：均匀化退火（扩散退火）、完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火和再结晶退火等。退火工艺介绍如下：

（1）均匀化退火（扩散退火）是以减少工件化学成分和组织的不均匀程度为主要目的，将其加热到高温，并长时间保温，然后缓慢冷却的退火。其加热温度一般为1050～1150℃。主要用于质量要求高的合金钢铸坯、铸件或锻件。

（2）完全退火 是把钢加热到要求的温度，保温后随之缓慢冷却以获得近似平衡组织的退火工艺。完全退火常用于含碳量小于0.8％的碳素钢。其目的是细化晶粒、消除内应力、降低硬度以便冲压或切削加工。主要用于钢的铸、锻、焊件及钢锭等。

（3）球化退火 对于含碳量大于0.8％的碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等常采用球化退火，球化退火能使钢中碳化物球状（或颗粒状）化，碳素工具钢球化退火的加热温度为760～780℃。球化退火后的显微组织是渗碳体及珠光体中的片状渗碳体都得到球状化（粒状）。其目的是降低硬度，改善切削加工性能，并为后序热处理做好组织准备。若钢的原始组织中有严重的网状渗碳体，则在球化退火之前应进行正火消除，以保证球化退火效应。球化退火主要用于工具钢、轴承钢等。(www.xing528.com)

（4）去应力退火 是为去除工件塑性形变加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残留应力而进行的退火。去应力退火时不改变钢的内部组织，其加热温度为600～700℃。其目的是为了消除内应力，稳定工件的尺寸、减少变形。去应力退火通过原子扩散消除残留应力，不发生相变。

（5）再结晶退火 是经冷塑性变形的工件加热到再结晶温度以上，保持适当时间，通过再结晶使冷变形过程中产生的晶体学缺陷基本消失，重新形成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的退火工艺。一般钢的再结晶温度为650～700℃。其目的是消除因冷压塑性变形而引起的加工硬化现象，以便继续冷塑性变形（如冷拉拔等）、减少钢件变形和开裂。

2.正火

正火是将钢件加热到要求的温度，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的冷却速度比退火冷却速度快，所以能获得较细的组织和较高的力学性能，而且生产周期较退火短。低碳钢可通过正火处理提高强度和硬度，以改善切削加工性能；中碳钢进行正火处理可直接用于性能要求不高零件的最终热处理或代替完全退火；对于含碳量大于0.8％的钢，可用正火来消除二次网状渗碳体，为球化退火和淬火工艺作好组织准备。

正火与退火从所得到的组织上没有本质区别，其目的均可细化晶粒、改善组织和改善切削加工性能，但正火的生产效率高、成本低。因此，一般普通结构件应尽量采用正火代替退火。

碳钢的各种退火、正火工艺曲线示意图见图8-2。