根据处理的目的和要求的不同,钢的退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。
1.常用退火工艺、应用及目的
(1)完全退火 应用:适用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件、焊接件及热轧型材,不适用于过共析钢。
目的:①细化晶粒,均匀组织;②调整硬度,改善切削加工性能;③消除内应力。
加热温度:Ac3+20~30℃,单相奥氏体区,完全奥氏体化。
室温组织:P+F,一般认为是平衡组织。
(2)球化退火 定义:使钢中碳化物球化而进行的退火工艺称为球化退火。
应用:主要用于共析钢、过共析钢和高碳合金钢的刃具、量具、模具等的预备热处理。
目的:使钢中碳化物球化,降低硬度,提高塑性和切削加工性能;为淬火作组织准备。
加热温度:Ac1+20~30℃,奥氏体和二次渗碳体两相区,不完全奥氏体化。原因是过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火时,有网状二次渗碳体析出,使钢的强度、塑性和冲击韧度显著降低。
组织为球状珠光体(铁素体基体上分布颗粒状Fe3C)。
(3)扩散退火 应用:主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。
目的:消除偏析,使成分均匀化。
加热温度:Ac3或以上150~200℃(1050~1150℃),保温10~20h。
组织:亚共析钢为P+F。
后果是晶粒粗大。由于加热温度高、时间长,会引起奥氏体晶粒严重粗化,因此,一般还需要进行一次完全退火或正火,细化晶粒,消除过热缺陷。
注意:高温扩散退火生产周期长,消耗能量大,工件氧化、脱碳严重,成本很高。只有一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件,因其偏析程度较轻,可采用完全退火来细化晶粒,消除铸造应力。
(4)去应力退火 工艺:将工件缓慢加热到Ac1以下适当温度,保温1~3h后随炉缓冷。一般地,钢件在500~650℃;铸铁件在500~550℃;焊接件为500~600℃。
目的、应用:消除铸件、锻件、焊件、冷冲压件以及机械加工工件中的残余应力,以稳定钢件的尺寸,减少变形,防止开裂。如机床床身(铸件),内燃机气缸体,冷卷弹簧。(www.xing528.com)
(5)再结晶退火 工艺:加热到Ac1以下50~150℃,或T再+30~50℃,保温,缓冷。
目的:消除加工硬化,恢复钢材的塑性、韧性。
应用:冷加工后的工件消除加工硬化。如在钢丝拉拔过程中,中间进行的退火。
2.常见退火方法在应用时须注意的几个方面
(1)不完全退火与完全退火的区别
1)不完全退火又叫不完全结晶退火,是将钢加热到Ac1与Ac3或Ac1与Acm之间某一温度,保温后缓慢冷却下来,使钢组织发生不完全重结晶。
2)不完全退火就是将工件加热到半奥氏体化进行退火,而完全退火是将工件加热到完全奥氏体化进行退火。
3)不完全退火一般用于过共析钢,也可用亚共析钢,而完全退火一般仅用于亚共析钢。
4)完全退火一般获得片状珠光体,而不完全退火获得球状珠光体。
(2)等温退火与普通退火的区别 等温退火与普通退火的工艺和冷却的方法存在一定区别,普通退火一般是工件保温过程完成后随炉缓慢冷却,当工件冷至500℃以下可出炉空冷。而等温退火是工件加热保温后,以较快的冷却速度冷至Ac1以下某一个温度停留一段时间,使奥氏体等温分解为珠光体,然后以较快冷却速度(空冷)至室温。等温退火在于时间短,质量好。
(3)等温退火的冷却方法
1)工件自退火温度冷至等温温度的冷却速度可以任意,生产中常在两个加热炉中进行。
2)等温温度一般都在Ar1以下10~30℃,也就是在珠光体转变温度。
3)转变完后的可任意进行冷却。
(4)球化退火的方法
1)普通球化退火 将钢件加热到稍高于Ac1(一般为Ac1+20~30℃),保温后以20~50℃/h缓冷到500℃以下,出炉空冷。
2)等温球化退火 与普通球化退火相同的加热温度保温后,炉冷到稍低于Ar1温度进行等温,等温结束后出炉空冷。
3)周期球化退火。它是在Ac1以上和以下交替加热冷却,相当于多次等温球化退火。
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