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退火的種類

1年前 (2024-10-05)電爐技術(shù)100

退火的種類

  1.完全退火和等溫退火完全退火又稱重結(jié)晶退火,一般簡稱為退火,這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄,鍛件及熱軋型材,有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理,或作為某些工件的預先熱處理。


  2.球化退火球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼(如制造刃具,量具,模具所用的鋼種)。其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并為以后淬火作好準備。


  3.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火又稱低溫退火(或高溫回火),這種退火主要用來消除鑄件,鍛件,焊接件,熱軋件,冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除,將會引起鋼件在一定時間以后,或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。


  退火與正火


  1.鋼的退火將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間,然后使它慢慢冷卻,稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度,經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的,是為了消除組織缺陷,改善組織使成分均勻化以及細化晶粒,提高鋼的力學性能,減少殘余應(yīng)力;同時可降低硬度,提高塑性和韌性,改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力,又為后續(xù)工序作好準備,故退火是屬于半成品熱處理,又稱預先熱處理。


  2.鋼的正火正火是將鋼加熱到臨界溫度以上,使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體,然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體,對于亞共析鋼正火可細化晶格,提高綜合力學性能,對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟的。


  完全退火處理完全退火處理係將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上30~50℃、過共析鋼加熱至Ac1溫度以上50℃左右的溫度范圍,在該溫度保持足夠時間,使成為沃斯田體單相組織(亞共析鋼)或沃斯田體加上雪明碳體混合組織后,在進行爐冷使鋼材軟化,以得到鋼材******之延展性及微細晶粒組織。


  鑄鐵之弛力退火處理幾乎所有的鑄件在冷卻過程中都會產(chǎn)生熱應(yīng)力,在熱處理過程中,特別正常化處理和退火處理之后均會成內(nèi)應(yīng)力,內(nèi)應(yīng)力發(fā)生的主要原因在於鑄件的內(nèi)部肉厚不同,在急速冷卻過程中由於熱降的差異發(fā)生,肉厚不同會使每一個不分的收縮各異,因而引起了所謂內(nèi)應(yīng)力,冷的部分具有較高的潛變長度,而熱的部分其長度較低,故熱的部分就會在冷的部分收縮后形成熱點造成部份的變形,變形部分之強度,隨著變形度的增加而提高,最后再不能進一步變形時,鑄件內(nèi)部形成某種程的彈性應(yīng)力,甚至塑性應(yīng)變,即為內(nèi)應(yīng)力,此應(yīng)力幾乎可高達與抗拉強度等值,一且由於任何外在的原因使局部應(yīng)力超過抗拉強度的時候,此類鑄件很容易因而造成破裂,熱處理是消除內(nèi)應(yīng)力最重要的一種方法,主要程序是升高溫度,令所有鑄建在非常均勻而緩慢的情況下,加熱及冷卻。


  退火溫度的高低,主要視鑄件的組成部分,以及必須消的強度量而定,甚至必須考慮組織的可能變化,最適合的退火溫度可大致歸納如下:對非合金性的鑄鐵而言,約在500~575℃之間,對於低筋性的鑄鐵而言,大約在550~600℃之間,對高合金鑄鐵而言則在600~650℃之間,爐內(nèi)的溫度分布,必須儘可能的均勻以避免存在溫度梯度,不論任何情況下,用於退火的火焰或熱氣體,不能直接噴向鑄件,以避免在加熱的時候,薄壁的部分在次引起熱應(yīng)力,而增加殘留應(yīng)力的存在量,進而引起破裂,在到達退火溫度后的第一小時內(nèi)大部分的內(nèi)應(yīng)力均會消除,則視鑄件的厚薄而定,一般而言鑄件厚度每增加25mm必須增加一小時的退火時間。


  鑄鐵之軟化退火處理灰鑄鐵與球狀石墨鑄鐵軟化退火,事實上是一種針對碳化物分解的熱處理,對非合金性及低合金鑄鐵而言,鐵碳所形成的碳化物并非是一種穩(wěn)定相,在高溫中經(jīng)過一段足夠長的時間,碳化物分解成為石墨、肥力鐵或沃斯田鐵,此類分解過程就是一般所謂的軟化熱處理,同時也是製造展性鑄鐵的主要程序,灰鑄鐵裡的碳化物主要分兩類,第一類是在凝固過程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide),一般稱之為自由碳化物(Free Carbide)。軟化處理主要分成兩個步驟,及第一段石墨化及第二段石墨化,共晶碳化物之分解為第一段石墨化,波來鐵分解為肥力鐵與石墨之步驟為第二段石墨化。圖2-2所示為軟化處理時間-溫度曲線,如果波來鐵分解時予以非常緩慢的冷卻,則同時可達到弛力退火的效果。


  第一段石墨化處理的目的在於消除共晶雪明碳鐵,因此當灰鑄鐵或者球狀石墨鑄鐵,再凝固過程中,石墨形成不完全,大部分都會形成共晶雪明碳鐵,在鑄件的角落和銳邊處,由於冷卻速率較快,或以金屬模鑄造時激冷效果均會產(chǎn)生共晶雪明碳鐵,另當硅的含量不夠,或接種的處理不良都會產(chǎn)生硬點,或形成碳化物,如果鑄鐵內(nèi)具碳化物的穩(wěn)定元素,儒Cr、V或太高之錳含量時,也會形成相同的結(jié)果,如果是由於成分的配合不恰當,晶界形成共晶碳化物,則鑄件的肉原對碳化物之形成不會產(chǎn)生之影響,此類碳化物在某一個溫度范圍內(nèi)相當?shù)牟环€(wěn)定,其分解速度隨著溫度的降低而急速的減小,且隨著溫度的升高而急速的增加。第一段石墨化的溫度不宜太低,其溫度范圍大約在850℃至950℃之間,對球狀石墨鑄鐵而言,由於需要較高的韌性,因此溫度不宜超過920℃,以免發(fā)生沃斯田鐵初晶,退火的時間必須加長,退火時間的長短不僅由退火溫度來決定,同時需考慮鑄鐵的種類成分,甚至要考慮碳化物的種類,一般而言退火時間可由2~15小時,為了避免脫碳,同時考慮經(jīng)濟上的效益,退火時間應(yīng)儘可能地縮短,石墨化元素如硅及微量的銅可加速雪明碳鐵的分解,而碳化物的穩(wěn)定元素,如鉻、鋁、銅,在正常情況下會嚴重地延遲石墨化的時間。


  第二段石墨化處理的目的是消除或減少波來鐵,其主要作用在於分解波來鐵,或者經(jīng)過第一段石墨化處理后,在冷卻過程中,防止波來鐵的再形成,第二段石墨化處理應(yīng)與第一段石墨化裡共同進行,假如無共晶碳化物存在,也可單獨進行,主要的執(zhí)行步驟,是在變態(tài)溫度以下非常緩慢的冷卻,或者在變態(tài)溫度以下保持一段時間,對球狀石墨鑄鐵而言,肥粒鐵化后的組織對性質(zhì)有非常大的影響,對灰鑄鐵而言,肥粒鐵系的組織單使材料變軟而已,雪明碳鐵的分解速率隨著溫度之增加而增加,此現(xiàn)象與第一段石墨化處理結(jié)果相似。溫度超過變態(tài)溫度范圍,則有部分的組織發(fā)生沃斯田鐵化,冷卻時,可在次形成波來鐵,當溫度超過600℃ 時,波來鐵分解非常迅速。直到其完全分解為止,退火時間需要8至12小時,當溫度超過某一臨界點時,此肥粒鐵的生長速率會得到相反的效果,可見要完全成肥粒鐵化所需要的退火時間在4~24小時之間,溫度則在680~740℃之間。


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