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金相知识--炼钢的几种退火方式
文章来源:   发布时间:2014/1/2 12:08:20

退火介绍:根据钢的成分、退火的工艺与目的的不同,退火常分为:完全退火、等温退火、扩散退火、球化退火和去应力退火等几种〈不包括再结晶退火〉。
       1.完全退火   这种退火主要用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材,有时也用于焊接结构件。其目的是细化晶粒、消除内应力与组织缺陷、降低硬度、提高可造性,为随后的切削加工和淬火作好组织准备。
        完全退火工艺是将亚共析碳钢工件加热到Ac3以上约20-60℃,保温一定时间,随炉缓慢冷却到600℃以下,再出炉在空气中冷却。一般碳钢和合金钢加热时,其加热速度可不予限制,钢材入炉后可随炉升温,也可高温装炉。但对某些导热性差的高合金钢件和大截面工件,为了防止在加热过程中引起变形开裂,一般应在低温〈≤250℃〉装炉,并用较小的加热速度〈100-200℃/h〉升温。保温时间与钢的成分、原始组织、装炉量、装炉方式以及加热炉的形式等都有关系,故目前尚无统一的确切的计算方法,大多从生产时间出发,根据具体条件和积累的经验而加以确定。完全退火经加热、保温后,获得晶粒细小的单相奥氏体组织。随后必需以缓慢的冷却速度进行冷却,以保证奥氏体珠光体转变区的上部发生转变。因此,碳钢工件的冷却速度应为100-200℃/h;一般合金钢应为50-100℃/h;高合金钢应为10-50℃/h。
           退火工件的随炉冷却速度一般约为30-120℃/h,故是比较容易实现的退火冷却速度。     

2.等温退火   完全退火是为了保证奥氏体在珠光体转变区上部分发生转变,其冷却速度必须很缓慢,故所需时间很长,特别是对某些奥氏体比较稳定的合金钢,其退火工艺往往需要数十小时,甚至数天的时间,因此生产中常用等温退火来代替完全退火。等温退火的加热工艺与完全退火相同。但钢经奥氏体化后,等温退火以较快速度冷却到A1以下,等温一定时间,使奥氏体在等温中发生珠光体转变,然后又以较快冷速〈一般为空冷〉冷至室温。
        因此,等温退火不仅可以有效地缩短整个退火过程的时间,提高生产率;而且由于工件内外都是处于同一温度下发生了组织转变,故能获得均匀的组织性能。

3.扩散退火   扩散退火主要用于合金钢铸锭和铸件,目的是为了消除铸造结晶过程中产生的枝晶偏析,使成分均匀化。故扩散退火又称均匀化退火。扩散退火是把铸锭或铸件加热到Ac3以上150-250℃〈通常为1000-2000℃〉保温10-15小时,然后再随炉冷却。故其工艺特点是高温长时间的加热,使钢中成分能进行充分扩散而达到均匀化的目的。钢中合金元素含量越高,其加热温度也越高。由于温度高、时间长,使扩散退火后组织严重过热,因此,必须再进行一次完全退火或正火来消除热缺陷。扩散退火时间很长,工件烧损严重,耗费能量很大,是一种成本很高的工艺,所以它主要用于质量要求高的优质高合金钢的铸锭和铸件。

4.球化退火   球化退火主要用于共析成分的碳钢和合金钢。目的的是球化渗碳体,以降低硬度,改善切削加工性,并为淬火作好组织准备。

5.去应力退火   去应力退火又称低温退火,它主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及加工件中的残余应力。如果这些残余应力不予消除,工件在随后的机械加工或以后的长期使用过程中将引起变形或开裂。去应力退火的工艺是将工件缓慢加热到600-650℃,保温一定的时间〈一般每毫米厚保温三分钟〉,然后随炉缓慢冷却〈≤100℃/h〉至200℃再出炉冷却。由于去应力退火的加热温度底于A1,故钢在去应力退火过程中不发生相变,残余应力主要是在保温时消除的。
          显然,如采用更高温度的退火〈如完全退火〉,虽然残余应力可消除得更彻底,但钢的氧化、脱碳较严重,甚至会产生高温变形,故对只要求消除残余应力的工件,一般都进行去应力退火。 
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