钢的正火工艺及控制要点

1.正火的目的

1）改善碳含量较低钢材的切削加工性。

2）中碳结构钢要求不高时，可代替调质作为最终热处理，起到简化工艺的目的。

3）消除过共析钢的网状渗碳体。

4）消除缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理作准备。

正火不仅可作为预备热处理，对于某些w（C）为0.4%～0.7%的钢种也可以作为最终热处理。

2.正火加热温度

正火加热温度在Ac₃+（30～80）℃或Ac_cm+（30～80）℃，使奥氏体充分均匀化后再空冷，能细化晶粒，消除过共析钢的网状碳化物。正火得到的是片状索氏体组织。有些加热温度选择在Ac₃+（100～150）℃，然后空冷处理，这种处理方式是高温正火工艺。正火处理也是过热组织经常采用的挽救工艺。

等温正火的加热温度Ac₃+（30～50）℃或Ac_cm+（30～50）℃，奥氏体化后，采用强吹风快冷，冷到Ar₁以下珠光体转变区（碳钢在550～600℃）的温度等温，使过冷奥氏体在此温度区间转变完成，然后空冷，获得较好的力学性能。

同种钢材的正火加热温度与完全退火加热温度相近。对含V、Ti、Nb等强碳化物元素的钢，为了使合金碳化物较快地溶入奥氏体中，加热温度可适当提高。对较大截面的工件，正火温度也要高些，铸件正火温度比锻件要高。

正火的保温时间大致和完全退火相同。如果选择较高的正火温度，则保温时间可略为缩短一些。

3.正火工艺操作注意事项

1）对于要求脱碳层少的工件，加热时应该采用保护气氛或装箱保护加热。(www.xing528.com)

2）工件的装炉量不能太多，与退火相比较应该少些，便于出炉操作。

3）正火的加热过程中注意跑温和加热不足。

4）工件从炉中取出空冷时，注意要散开冷却，不要堆放空冷，以增加冷却的均匀性。

5）细长杆件应该悬挂在架子上，垂直冷却，防止变形。

6）工件不能堆放在潮湿的地面上冷却，防止局部淬火。

7）采用鼓风或喷雾冷却时，不要单一方向对着工件，注意冷却的均匀性，防止工件的各处硬度和组织不均匀。

8）对于大型和形状复杂的工件应该采用先空气中快冷，冷却到工件黑红色（Ar₁以下）时改为缓慢冷却，例如，将工件放入砂坑或500～600℃的热炉子中冷却。

9）对于低碳钢或大件要求较高硬度、组织细化时，选用鼓风或喷雾冷却。

从冷却效果看：正火表面与心部的冷却速度差别大，在过冷奥氏体连续转变图、过冷奥氏体等温转变图上，淬火冷却的Ms点（线）仅仅随时间变化不同，正火的组织转变开始线和转变终了线是随温度、时间两者变化而变化的，大截面工件冷却速度慢，有时甚至接近退火的冷却速度，小截面工件则有可能接近于淬火的冷却速度。因此，工件的正火工艺对尺寸效应、质量效应对热处理质量的敏感性比退火明显，不同尺寸的同一种材料，正火以后的硬度值是不同的，正火后工件的组织和性能会在较大的范围内波动。不同直径圆棒在空气中的冷却速度见图2-17c，根据这个曲线以及等温转变图可以判定不同尺寸的工件正火之后的组织组成，以供制订冷却工艺时参考。

由于冷却介质空气受环境温度影响强烈，同尺寸的同一种材料，正火以后的硬度值往往也不同，所以正火的质量控制在钢的热处理工艺中最难。

有一些钢材（如高速钢、高铬钢等）由于含有合金元素量多，转变线位于相图的右侧，转变孕育期长，工件在空气中冷却也能得到马氏体组织，而不能得到珠光体类组织。这类钢奥氏体化后的空冷就不能视为正火，而应称为空淬。

大截面工件冷却速度慢，有时甚至接近退火的冷却速度，小截面工件则有可能接近于淬火的冷却速度。因此，正火后工件的组织和性能往往会在较大的范围内波动。有时根据要求亦可采取适当的方法予以调整，如大工件冷却速度不够，可采用加速空气的流动（用鼓风机）来提高冷却速度，小工件则可采用堆垛在一起的办法适当降低冷却速度等。