零讀雜談（熱處理十）

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開始正貼之前,，先回復某位密我的大俠的問題,。我手上沒有什么好的關(guān)于熱處理的外文資料,。目前來說，中文版的東西已經(jīng)講得很深入了,。作為基礎學習的話,，沒必要舍近求遠了就。如果大俠水平已高,，可以去找找有關(guān)的國外論文,。這個我確實幫不上啥忙。OK,，進正題,。
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讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
1 k! w- k% O1 c1 _5 m　　　人民鐵道出版社
           《熱處理工程基礎》　   陸    興　主編
& o: ?: D( ~) }9 T5 B" L6 @　　　機械工業(yè)出版社
　　　雜談十
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鋼的退火和正火

退火，又稱燜火,；正火,，又稱常化,；二者是常用的熱處理工藝,。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的熱處理操作。
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一般的說,，說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，即對毛坯件或工件加工過程中的熱處理工序,。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,，即制造過程的最后熱處理工序，工件經(jīng)過這次熱處理后性能應達到設計要求。主要用于普通鑄件,、焊件等不重要部件,，只要組織細化，內(nèi)應力消除,，性能有所提升即可,。
; ?/ l. j) H) }因此，退火和正火在實際應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,。細化晶粒，提高機械性能,。
( r+ x) ~7 L& w  q8 B0 Y. O% A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,，強度低,，塑性和韌性也較差。而對于扎制鋼,，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）,，使得鋼的機械性能出現(xiàn)方向性。對于上述情況,，生產(chǎn)商常用退火和正火使晶粒細化,，消除不良組織，以提高機械性能,。
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２,。調(diào)整硬度，提高可切削性,。
1 b; Q3 n& [/ |% t對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）,。而對于低碳鋼，<0.4%C,，退火后硬度過低,，比如40號鋼,，退火后只有160多的硬度,，塑性過大,，反而切削加工性不好,，因此可采用正火。
8 E, ^6 I* {$ L# E4 Q3,。消除偏析，使鋼的成分均勻化,。
1 t9 e- j$ K1 `* {& K  _因為退火工藝的冷卻時間長,，因此在高溫區(qū)停留時間也長，有利于原子擴散,，使得最終成分均勻化,。這種原子擴散不僅是碳的擴散，也包括鐵原子等金屬原子,。
% u4 E2 R+ ]% ?. {8 q9 [4,。消除內(nèi)應力。
通過退火消除的內(nèi)應力一般為熱應力,。
- v1 ?' @8 f) g8 N# Y0 y6 K9 V  f5,。改善組織，為下一次熱處理作準備,。
# Z8 E% A% G. n# x8 [5 n. ^一般退火正火后的組織相對均勻,，特別是球化處理過的鋼，在進行其他熱處理比如淬火時,，加熱時碳化物易溶于奧氏體中,，縮短加熱保溫時間，避免奧氏體長大,，減小變形,。
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在進入到退火和正火工藝前，先說一說幾個常用的字符代表的含義,。
5 s' O) q4 r, T$ o# ^在“四火”處理中,，經(jīng)常會出現(xiàn)Ac1，Ac3,，A1,，Acm之類的字符，這些字符代表著不同的含義,。如果沒有搞明白,，很容易越看越迷糊。以下圖為參考說明,。

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)上說的是一回事,，但是因為熱滯、冷滯現(xiàn)象,，實際轉(zhuǎn)變溫度較A1線有上下波動,。因此，這里來說,，之前回復@水水5 時的解釋不夠精確,。但也請一定不要將這個現(xiàn)象解釋為”過熱度“，因為那又是另外的概念了,。另外,，從本質(zhì)上說，過冷或者冷滯產(chǎn)生的原因在于形核,，也就說,，當沒有形核之前，即便溫度繼續(xù)降低,，也不會出現(xiàn)結(jié)晶析出,。而熱滯，個人理解,，根本上是晶體解析平衡的問題,。也就是必須超過轉(zhuǎn)變線一定的溫度才能整體表現(xiàn)為一個解析的狀態(tài)�,；蛘哒f脫離轉(zhuǎn)變平衡態(tài),。當然，如果哪位前輩有更準確的解釋,，還希望大俠分享出來,，以正視聽。
好了,，轉(zhuǎn)回來說退火和正火工藝,。一般退火工藝分為幾種,，以下圖為參考。


１,。完全退火,。
, L' G& t. @4 Z1 l" T0 s+ N$ [亞共析鋼加熱到Ac3以上20~30�贑，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,，則當存在粗大鐵素體時,，冷卻后不能西化鐵素體晶粒，影響最終性能,。如果加熱溫度過高,，則奧氏體晶粒會繼續(xù)長大，冷卻后得到的終態(tài)鐵素體和珠光體團也粗大,，同時脫碳,、氧化也嚴重。 因此Ac3以上20~30�贑比較合適,。另外,，保溫時間也很重要，不過因為不同鋼材間的差異,，這里不再延伸,，有興趣的大俠可以自行查找，有經(jīng)驗公式,，也有針對不同鋼的測定,。
5 ]) I# O( m* A3 `6 [! ~6 |! X完全退火的冷卻速度需要嚴格控制。一般對于碳鋼以200�贑/h為宜,，低合金鋼100�贑/h,，高合金鋼20~50�贑/h。
; j! s* R! ~7 c4 X  r- A% P$ n+ s完全退火適用于亞共析鋼,、共析鋼,。不適用于過共析鋼。后者在緩慢冷卻過程中會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,，使機械性能惡化,。
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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過共析鋼,，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,。因此組織沒有完全奧氏體化,，故稱為不完全退火。其目的是消除內(nèi)應力,，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)里會詳細說到,，這里不展開）。過共析鋼在兩項區(qū)保溫冷卻時,，易形成球狀（粒狀）珠光體,，而純奧氏體區(qū)保溫冷卻時形成片狀珠光體。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，有利于縮短加熱時間,，減小變形,。
不完全退火加熱后，保溫時間應稍長,，因為保溫溫度低,，擴散轉(zhuǎn)變速度慢。而冷卻時,，通過Ar1時也應特別緩慢,，以保證滲碳體的球化。因此也成球化退火,。對于一些一次球化難以達到目的的鋼,，可采用循環(huán)退火法。
* S7 \' }. D; ~7 x1 \+ J球化退火只適用于共析鋼和過共析鋼,。雖然亞共析鋼也有特殊情況下球化的,，但因為球化后硬度太低，不利于加工一般不采用,。
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' N/ g) q4 T$ u) x9 m, N3,。擴散退火。
4 I9 ?  l3 \' _8 |8 a5 i將鋼加熱到高溫（1050~1150�贑）保溫10~20小時,，緩慢冷卻的熱處理,。擴散退火是以奧氏體長大帶來的原子擴散均勻化為目標的退火,。但因退火后晶粒粗大，往往需要經(jīng)過一次完全退火來細化晶粒,，提高機械性能,。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時間等溫,，等到珠光體轉(zhuǎn)變完全后再冷卻的熱處理,。同前面說過的過冷一樣，因為存在形核問題,，因此等溫退火的保溫溫度一定要低于A1,，一般為600~700�贑。而保溫溫度越高,，保溫時間需求越長,。此時，也可以通過激振法促進形核,，縮短保溫時間,。當珠光體轉(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)點有,。A,。時間比普通退火縮短（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。

# x% s$ j+ n  q  J4 }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�贑）保溫后緩冷的熱處理。因為不發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變,，因此低溫退火只是消除鍛,、焊,、鑄中間的熱應力以及冷加工中機械內(nèi)應力。硬度略為降低,。必須強調(diào),，只針對非退火鋼。否則便是作了回火處理,。低溫退火,，其實也是現(xiàn)代短期時效的一種。
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( R: j" b! T: T" [6,。再結(jié)晶退火,。
針對經(jīng)過冷塑性變形的低碳鋼在Ac1以下，再結(jié)晶溫度以上150~250�贑（低碳鋼的再結(jié)晶溫度為450~500�贑,，因此再結(jié)晶溫度一般為600~700�贑）加熱保溫緩冷的熱處理,。目的是消除加工硬化，恢復塑性,。
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7,。正火。
正火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上30~50�贑,，過共析鋼加熱到Acm以上30~50�贑保溫,，然后在靜止或者流動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，同時過共析鋼析出的二次滲碳體也不易形成連續(xù)網(wǎng)狀組織,。
正火的應用范圍如下：
. f1 x$ }* S' iA,。對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,，使強度提高,。
B。對于含碳量低于0.4%的鋼,，正火后切削加工性好,。
C。對于工具鋼（過共析鋼）,，正火可以消除或削弱網(wǎng)狀滲碳體,，但正火后應再進行一次不完全退火。
D,。對于亞共析鋼,，可以改善組織，作為為以后淬火熱處理的準備態(tài)。
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: I3 d# M# s9 }2 F. E( G% N: L1 f好了,，就說這些,。明天開始進入”淬火“階段。感謝諸位參與

LIAOYAO

俺早年讀這些熱處理書都是先看圖,，能記得七七八八后再看文字說明,。

學習手段就是直接記憶

余存

菜鳥前來膜拜學校

kuailin

看過后三天就忘,，本來還記不全呢,！記下后，只能經(jīng)常溫習了,，謝謝分享,！

這樣的句點，

漲姿勢了

sxl127

受教了

sdh白癡

謝謝樓主
6 }! `; R2 t, R3 ]! Y# Z辛苦樓主

gzzhangxuanlong

樓主說得很詳細

難得迷糊87

幸苦樓主