退火工艺及其影响因素分析

退火是指把钢管缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜的速度冷却（有时是缓慢冷却，有时是控制冷却），以期获得近似平衡态组织的一种热处理工艺。钢管退火的目的是降低硬度，改善切削加工性、消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向、细化晶粒、调整组织、消除组织缺陷等。

退火工艺随目的的不同而有多种。如：完全退火、不完全退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去应力退火和再结晶退火等。图6-4所示为不同的退火工艺在铁-碳相图中的温度位置。图6-5所示为不同退火工艺之间的温度关系。

图6-4　不同的退火工艺在铁-碳相图中的温度位置

图6-5　不同退火工艺之间的温度关系

（1）完全退火

完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火。它是指将钢管缓慢加热到A c3（亚共析钢）或A ccm（共析钢或过共析钢）以上30～50℃，保温适当时间，然后缓慢冷却下来的一种热处理工艺。通过加热过程中发生的珠光体（或者还有先共析铁素体或渗碳体）转变为奥氏体（第一次相变重结晶），以及冷却过程中发生的与此相反的第二次相变重结晶，形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀、没有内应力的珠光体（或者还有先共析铁素体或渗碳体）稳定组织。

（2）不完全退火

不完全退火是将钢管加热到上、下临界温度之间，通常稍高于下临界温度（亚共析钢的加热温度在A c1～A c3，过共析钢的加热温度在A c1～A ccm），达到不完全奥氏体化，保温一定时间后再缓慢冷却的一种热处理工艺。不完全退火的目的是细化组织和降低硬度。

（3）等温退火(www.xing528.com)

等温退火是将钢管缓慢加热到A c3（亚共析钢）或A c1（共析钢和过共析钢）以上30～50℃，保温一段时间，使钢奥氏体化，然后迅速移入稍低于A1以下温度的另一炉内，等温保持到奥氏体全部转变为片层状珠光体（亚共析钢还有先共析铁素体、过共析钢还有先共析渗碳体），再以任意速度冷却下来（通常是钢管出炉，在空气中冷却）的一种热处理工艺。等温保持的大致温度范围是在所处理钢种的等温转变图中A1至珠光体转变鼻尖温度这一区间之内，具体温度和时间主要根据退火后所要求的硬度来确定。等温时的温度不可过低或过高。若过低，退火后的钢管硬度偏高；若过高，则需要延长等温保持时间且退火后的钢管硬度偏低。

等温退火的目的与完全退火基本相同，但工艺操作和所需设备都比完全退火复杂。它主要应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变十分缓慢的合金钢。等温退火的生产周期较完全退火时短，可提高生产效率，并且能获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可用于钢的热加工过程，例如，当空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时，在中心部位转变为马氏体的时候，已经发生了马氏体相变的外层就有可能出现裂纹。如果将这类钢的热钢锭或钢坯直接放入700℃左右的等温炉内，等温到珠光体相变完成后，再出炉空冷，则可避免裂纹的产生。

含β相稳定化元素较高的钛合金，其β相是相当稳定的，容易被过冷。过冷的β相，等温转变动力学曲线与钢的过冷奥氏体等温转变图相似。为了缩短钛合金完全退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织，亦可采用等温退火。

（4）扩散退火

扩散退火又称均匀化退火，是常用于钢锭或连铸坯的一种退火方法。它是将钢锭或连铸坯加热到固相线温度以下的某一较高温度，长时间保温，然后缓慢冷却下来的一种热处理工艺。均匀化退火的目的是使钢中的合金元素发生固态扩散，以减轻晶粒尺度内的化学成分的不均匀性（晶内偏析或枝晶偏析）。均匀化退火的温度之所以如此之高，是为了加快合金元素的扩散，尽可能缩短保温时间。合金钢的均匀化退火温度远高于A c3，通常是1 050～1 200℃。

（5）球化退火

球化退火是将钢管加热到稍低于或稍高于A c1的温度，或者使温度在A1上下周期变化，然后再缓慢冷却下来的一种热处理工艺。其目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中（这种组织称为球化珠光体）。具有这种组织的中碳钢和高碳钢，其硬度低、切削性好、冷变形能力大。对工具钢来说，这种组织是淬火前最好的原始组织。

（6）去应力退火

去应力退火是将钢管加热到A c1以下的适当温度（非合金钢在550～600℃），保温一定时间后，随炉冷却的一种热处理工艺。去应力退火的加热温度低，在退火过程中无组织转变。其目的是消除钢管的残余应力，稳定尺寸和形状，减少钢管在切削加工和使用过程中的变形和开裂倾向。

（7）再结晶退火

再结晶退火是指将经过冷变形加工的钢管加热至再结晶温度以上，保温一段时间后空冷，使已经发生了变形的晶粒发生再结晶，得到均匀一致的等轴晶粒的一种热处理工艺。其目的是通过再结晶，降低钢管强度，提高其塑性，恢复其变形能力。