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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 零讀雜談（熱處理十） [打印本頁(yè)]

作者: bkljp02 時(shí)間: 2015-10-31 09:08
標(biāo)題: 零讀雜談（熱處理十）
開(kāi)始正貼之前,，先回復(fù)某位密我的大俠的問(wèn)題,。我手上沒(méi)有什么好的關(guān)于熱處理的外文資料,。目前來(lái)說(shuō),，中文版的東西已經(jīng)講得很深入了。作為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的話,，沒(méi)必要舍近求遠(yuǎn)了就,。如果大俠水平已高，可以去找找有關(guān)的國(guó)外論文,。這個(gè)我確實(shí)幫不上啥忙,。OK，進(jìn)正題,。

讀書(shū)：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
《熱處理工程基礎(chǔ)》　陸興　主編
　　　機(jī)械工業(yè)出版社
　　　雜談十

鋼的退火和正火

退火,，又稱燜火；正火,，又稱�,；欢呤浅Ｓ玫臒崽幚砉に�,。二者都是將鋼加熱到奧氏體區(qū)保溫后以小的冷卻速度冷卻下來(lái)的熱處理操作,。

一般的說(shuō)，說(shuō)退火和正火大體可以分為兩類,。
一類是作為后續(xù)工序的中間熱處理,，即對(duì)毛坯件或工件加工過(guò)程中的熱處理工序。這一類處理的主要目的是為了消除上一道工序如鑄造,、鍛軋,、焊接所帶來(lái)的組織上或性能上的缺陷（如晶粒粗，成份不均,，塑性差等）,，并為下一道工序如切削、冷沖壓或熱處理創(chuàng)造較好條件,。比如調(diào)整材質(zhì)硬度便于切削,，消除魏氏體組織等,。
另一類是作為最終的熱處理，即制造過(guò)程的最后熱處理工序,，工件經(jīng)過(guò)這次熱處理后性能應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,。主要用于普通鑄件、焊件等不重要部件,，只要組織細(xì)化,，內(nèi)應(yīng)力消除，性能有所提升即可,。
因此,，退火和正火在實(shí)際應(yīng)用中作為中間熱處理的居多。
我們將退火和正火的目的歸納如下：
1,。細(xì)化晶粒,，提高機(jī)械性能。
以鑄件為例,。一般鑄件晶粒粗大,，多有魏氏體組織（如下圖上）。類似于上貝氏體,，魏氏體忠的鐵素體常沿奧氏體晶面析出,，成平行線條排列，強(qiáng)度低,，塑性和韌性也較差,。而對(duì)于扎制鋼，其中的鐵素體和珠光體分布成具有方向性的帶狀排列（如下圖下）,，使得鋼的機(jī)械性能出現(xiàn)方向性,。對(duì)于上述情況，生產(chǎn)商常用退火和正火使晶粒細(xì)化,，消除不良組織,，以提高機(jī)械性能。

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２,。調(diào)整硬度,，提高可切削性。
對(duì)于含碳量較高的碳鋼和工具鋼,，退火處理可以得到平衡組織,，硬度低，塑性好,，切削加工性能好,，利于切削和沖壓。（一般硬度在HB180-250之間切削性好）,。而對(duì)于低碳鋼,，<0.4%C,，退火后硬度過(guò)低，比如40號(hào)鋼,，退火后只有160多的硬度,，塑性過(guò)大，反而切削加工性不好,，因此可采用正火,。
3。消除偏析,，使鋼的成分均勻化,。
因?yàn)橥嘶鸸に嚨睦鋮s時(shí)間長(zhǎng)，因此在高溫區(qū)停留時(shí)間也長(zhǎng),，有利于原子擴(kuò)散,，使得最終成分均勻化。這種原子擴(kuò)散不僅是碳的擴(kuò)散,，也包括鐵原子等金屬原子,。
4,。消除內(nèi)應(yīng)力,。
通過(guò)退火消除的內(nèi)應(yīng)力一般為熱應(yīng)力。
5,。改善組織,，為下一次熱處理作準(zhǔn)備。
一般退火正火后的組織相對(duì)均勻,，特別是球化處理過(guò)的鋼,，在進(jìn)行其他熱處理比如淬火時(shí)，加熱時(shí)碳化物易溶于奧氏體中,，縮短加熱保溫時(shí)間,，避免奧氏體長(zhǎng)大，減小變形,。

在進(jìn)入到退火和正火工藝前,，先說(shuō)一說(shuō)幾個(gè)常用的字符代表的含義。
在“四火”處理中,，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)Ac1,，Ac3，A1,，Acm之類的字符,，這些字符代表著不同的含義。如果沒(méi)有搞明白,，很容易越看越迷糊,。以下圖為參考說(shuō)明,。

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其中，基本的就是A3線（GS線,，也就是鐵奧區(qū)與奧氏體區(qū)的交界線）,，Acm線（ES線，滲奧區(qū)與奧氏體區(qū)德交界線）,，A1線（PSK線,，珠光體開(kāi)始轉(zhuǎn)變線）。此外,，“c"表示加熱,，"r"表示冷卻。因此,，雖然A1,，Ac1，Ar1本質(zhì)上說(shuō)的是一回事,，但是因?yàn)闊釡�,、冷滯現(xiàn)象，實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度較A1線有上下波動(dòng),。因此,，這里來(lái)說(shuō)，之前回復(fù)@水水5 時(shí)的解釋不夠精確,。但也請(qǐng)一定不要將這個(gè)現(xiàn)象解釋為”過(guò)熱度“,，因?yàn)槟怯质橇硗獾母拍盍恕Ａ硗�,，從本質(zhì)上說(shuō),，過(guò)冷或者冷滯產(chǎn)生的原因在于形核，也就說(shuō),，當(dāng)沒(méi)有形核之前,，即便溫度繼續(xù)降低，也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶析出,。而熱滯,，個(gè)人理解，根本上是晶體解析平衡的問(wèn)題,。也就是必須超過(guò)轉(zhuǎn)變線一定的溫度才能整體表現(xiàn)為一個(gè)解析的狀態(tài),。或者說(shuō)脫離轉(zhuǎn)變平衡態(tài),。當(dāng)然,，如果哪位前輩有更準(zhǔn)確的解釋，還希望大俠分享出來(lái)，以正視聽(tīng),。
好了,，轉(zhuǎn)回來(lái)說(shuō)退火和正火工藝。一般退火工藝分為幾種,，以下圖為參考,。
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１。完全退火,。
亞共析鋼加熱到Ac3以上20~30︒C,，使成單一的奧氏體組織，然后以及慢的速度冷卻(隨爐或者在砂,、石灰中冷卻）以獲得珠光體和鐵素體,，稱為完全退火。我們知道A3線是鐵素體+奧氏體的混合區(qū)同純奧氏體區(qū)的分界線,。因此,，完全退火必須加熱到Ac3線以上，以得到單一的奧氏體組織,。如果加熱溫度不夠,，則當(dāng)存在粗大鐵素體時(shí)，冷卻后不能西化鐵素體晶粒,，影響最終性能,。如果加熱溫度過(guò)高，則奧氏體晶粒會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大,，冷卻后得到的終態(tài)鐵素體和珠光體團(tuán)也粗大,，同時(shí)脫碳、氧化也嚴(yán)重,。因此Ac3以上20~30︒C比較合適。另外,，保溫時(shí)間也很重要,，不過(guò)因?yàn)椴煌摬拈g的差異，這里不再延伸,，有興趣的大俠可以自行查找,，有經(jīng)驗(yàn)公式，也有針對(duì)不同鋼的測(cè)定,。
完全退火的冷卻速度需要嚴(yán)格控制,。一般對(duì)于碳鋼以200︒C/h為宜，低合金鋼100︒C/h,，高合金鋼20~50︒C/h,。
完全退火適用于亞共析鋼、共析鋼。不適用于過(guò)共析鋼,。后者在緩慢冷卻過(guò)程中會(huì)析出大量的二次滲碳體,，并沿奧氏體晶界形成網(wǎng)狀滲碳體組織，使機(jī)械性能惡化,。

2,。不完全退火（球化退火）
區(qū)別于完全退火，不完全退火主要針對(duì)過(guò)共析鋼,，加熱到Ac1以上（也就是兩相混合區(qū)）,，保溫然后緩慢冷卻的熱處理。因此組織沒(méi)有完全奧氏體化,，故稱為不完全退火,。其目的是消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度,，提高韌性,，并使其組織中的珠光體及二次滲碳體均球化（關(guān)于球化，在后面的章節(jié)里會(huì)詳細(xì)說(shuō)到,，這里不展開(kāi)）,。過(guò)共析鋼在兩項(xiàng)區(qū)保溫冷卻時(shí)，易形成球狀（粒狀）珠光體,，而純奧氏體區(qū)保溫冷卻時(shí)形成片狀珠光體,。前者硬度低，便于加工,，而且在以后的熱處理中加熱易奧氏體化,，有利于縮短加熱時(shí)間，減小變形,。
不完全退火加熱后,，保溫時(shí)間應(yīng)稍長(zhǎng)，因?yàn)楸販囟鹊�,，擴(kuò)散轉(zhuǎn)變速度慢,。而冷卻時(shí)，通過(guò)Ar1時(shí)也應(yīng)特別緩慢,，以保證滲碳體的球化,。因此也成球化退火。對(duì)于一些一次球化難以達(dá)到目的的鋼,，可采用循環(huán)退火法,。
球化退火只適用于共析鋼和過(guò)共析鋼。雖然亞共析鋼也有特殊情況下球化的,，但因?yàn)榍蚧笥捕忍�,，不利于加工一般不采用�?font class="jammer">6 t C1 ]4 y& P

3。擴(kuò)散退火。
將鋼加熱到高溫（1050~1150︒C）保溫10~20小時(shí),，緩慢冷卻的熱處理,。擴(kuò)散退火是以?shī)W氏體長(zhǎng)大帶來(lái)的原子擴(kuò)散均勻化為目標(biāo)的退火。但因退火后晶粒粗大,，往往需要經(jīng)過(guò)一次完全退火來(lái)細(xì)化晶粒,，提高機(jī)械性能。主要用于合金鋼特別是高合金鋼的鋼錠和鑄件,。

4,。等溫退火。
等溫退火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上,，保溫后較快冷卻至A1以下某一略低溫度長(zhǎng)時(shí)間等溫,，等到珠光體轉(zhuǎn)變完全后再冷卻的熱處理。同前面說(shuō)過(guò)的過(guò)冷一樣,，因?yàn)榇嬖谛魏藛?wèn)題,，因此等溫退火的保溫溫度一定要低于A1，一般為600~700︒C,。而保溫溫度越高,，保溫時(shí)間需求越長(zhǎng)。此時(shí),，也可以通過(guò)激振法促進(jìn)形核,，縮短保溫時(shí)間。當(dāng)珠光體轉(zhuǎn)變完成后,，可以不限速度的冷卻,，一般為空冷。
等溫退火的優(yōu)點(diǎn)有,。A,。時(shí)間比普通退火縮短（取決于保溫溫度）。B,�,？奢^好的控制組織與硬度。C,。工件脫碳、氧化傾向小,。
適合于碳鋼,、合金鋼、高合金鋼等要求降低硬度的工件,。

5,。低溫退火。
低溫退火是將非淬火鋼加熱到Ac1以下（一般500~650︒C）保溫后緩冷的熱處理。因?yàn)椴话l(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變,，因此低溫退火只是消除鍛,、焊、鑄中間的熱應(yīng)力以及冷加工中機(jī)械內(nèi)應(yīng)力,。硬度略為降低,。必須強(qiáng)調(diào)，只針對(duì)非退火鋼,。否則便是作了回火處理,。低溫退火，其實(shí)也是現(xiàn)代短期時(shí)效的一種,。

6,。再結(jié)晶退火。
針對(duì)經(jīng)過(guò)冷塑性變形的低碳鋼在Ac1以下,，再結(jié)晶溫度以上150~250︒C（低碳鋼的再結(jié)晶溫度為450~500︒C,，因此再結(jié)晶溫度一般為600~700︒C）加熱保溫緩冷的熱處理。目的是消除加工硬化,，恢復(fù)塑性,。

7。正火,。
正火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上30~50︒C,，過(guò)共析鋼加熱到Acm以上30~50︒C保溫，然后在靜止或者流動(dòng)的空氣中冷卻的熱處理,。由于冷卻速度略高,，最后組織中可以獲得較細(xì)的珠光體或者索氏體，非共析鋼正火后的鐵素體和二次滲碳體數(shù)量也比退火狀態(tài)略少,，同時(shí)過(guò)共析鋼析出的二次滲碳體也不易形成連續(xù)網(wǎng)狀組織,。
正火的應(yīng)用范圍如下：
A。對(duì)性能不高的低碳鋼與中碳鋼零件,，正火可以作為最終熱處理,，使強(qiáng)度提高。
B,。對(duì)于含碳量低于0.4%的鋼,，正火后切削加工性好。
C,。對(duì)于工具鋼（過(guò)共析鋼）,，正火可以消除或削弱網(wǎng)狀滲碳體，但正火后應(yīng)再進(jìn)行一次不完全退火,。
D,。對(duì)于亞共析鋼,，可以改善組織，作為為以后淬火熱處理的準(zhǔn)備態(tài),。

好了,，就說(shuō)這些。明天開(kāi)始進(jìn)入”淬火“階段,。感謝諸位參與

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2015-10-31 09:42
俺早年讀這些熱處理書(shū)都是先看圖,，能記得七七八八后再看文字說(shuō)明。

學(xué)習(xí)手段就是直接記憶

作者: 余存 時(shí)間: 2015-10-31 13:10
菜鳥(niǎo)前來(lái)膜拜學(xué)校

作者: kuailin 時(shí)間: 2015-11-2 11:04
看過(guò)后三天就忘,，本來(lái)還記不全呢,！記下后，只能經(jīng)常溫習(xí)了,，謝謝分享,！

作者: 這樣的句點(diǎn)， 時(shí)間: 2015-11-3 13:57
漲姿勢(shì)了

作者: sxl127 時(shí)間: 2015-11-3 16:26
受教了

作者: sdh白癡 時(shí)間: 2015-11-10 10:38
謝謝樓主
辛苦樓主

作者: gzzhangxuanlong 時(shí)間: 2015-11-24 11:20

樓主說(shuō)得很詳細(xì)

作者: 難得迷糊87 時(shí)間: 2015-11-24 11:22
幸苦樓主

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