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退火工藝有幾種,各自的特點是什么?

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退火工藝有幾種,各自的特點是什么?
發布時間:2021-09-17 瀏覽:
國內同行執行的低溫退火、水爆退火快速軟化、等溫球化退火等多種節能退火工藝,和傳統的高溫長時間退火工藝相比,新工藝退火節能30%以上。


高速鋼制件只要經過熱加工發生相變,一般均要經退火處理,方能進行切削加工和為較終熱處理做好組織準備。此外,經過淬火回火后的高速鋼工模具返修品,也必須經過退火方可再進行較終的熱處理,否則,極有可能造成萘斷口而報廢。


高速鋼常規退火工藝周期比較長,一般要36h(從進爐到出爐)以上,效率低,能耗高,而且碳化物分布的均勻也不是很理想。圖1為W18鋼鍛件在箱式電爐中裝箱退火的典型工藝曲線。退火后硬度應≤255HBW。


為了改變傳統退火工藝的弊端,國內工具行業做了不少試驗,大膽改革創新,為節能減排傳遞正能量。以下簡介幾種節能退火工藝。




1.完全退火


將亞共析鋼加熱至Ac3以上20-30℃,保溫足夠時間奧氏體化后,隨爐緩慢冷卻,從而接近平衡的組織,這種熱處理工藝稱為完全退火。


經澆注并模冷后的鋼錠和鑄鋼件,或終軋終止溫度過高的熱鍛軋件,晶粒粗大,易得魏氏組織,并存在著內應力?赏ㄟ^完全退火來細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度,便于切削加工,并為加工后零件的淬火做好組織準備。


完全退火只適用于亞共析鋼,不宜用于過共析鋼。過共析鋼若加熱至Acm以上單相奧氏體區,緩冷后會析出網狀二次滲碳體,使鋼的強度、范性和韌性大大降低。





2.不完全退火


亞共析鋼在Ac1-Ac3之間或過共析鋼在Ac1-Accm之間兩相區加熱,保溫足夠時間,進行緩慢冷卻的熱處理工藝,稱為不完全退火。


如果亞共析鋼的終軋終止溫度適當,并未引起晶粒粗化,鐵素體和珠光體的分布又無異,F象,采用不完全退火,可以進行部分重結晶,起到細化晶粒,改善組織,降低硬度和消除內應力的作用。亞共析鋼的不完全退火溫度一般為740-780℃,其優點是加熱溫度低,操作條件好,節省燃料和時間。


過共析鋼退火是為了細化和均勻組織,降低硬度和消除內應力。





3.等溫退火


等溫退火是將鋼件加熱到臨界溫度(過共析鋼 Ac1或亞共析鋼Ac3)以上奧氏體化,然后將鋼件移入另一溫度稍低于Ar1的爐中等溫停留,不可太高也不宜過低。太高則等溫時間過長,且硬度偏低;過低則硬度偏高。原則是在保證硬度合格的條件下,盡量選用較低的等溫溫度,以縮短等溫時間,提高勞動生產率。當轉變完成后,出爐空冷至室溫。


等溫退火時轉變易于控制,更適用于過冷奧氏體穩定性高的合金鋼,可以節省鋼件在爐內的時間,提高退火爐的周轉率。





4.球化退火


球化退火是使鋼中的碳化物球化,獲得粒狀珠光體的熱處理工藝,主要用于過共析鋼,如碳素工具鋼、低合金工具鋼和滾珠軸承鋼。


球化退火的目的是降低硬度,改善切削加工性能,以及獲得均勻的組織,并為較后的淬火處理做組織準備。其加熱溫度范圍一般取Ac1以上20-30℃經球化退火后組織的優點:


⑴由片狀變成粒狀珠光體,降低硬度,改善切削加工性能。


⑵粒狀珠光體加熱時奧氏體晶粒不易長大,允許有較寬的淬火溫度范圍,淬火時變形開裂傾向小,即淬火的工藝性能好。


⑶能獲得較佳的淬火組織,即馬氏體片細小,殘余奧氏體量少,并保留一定量均勻分布的粒狀碳化物。


另外具有明顯網狀碳化物結構的鋼材,必須先進行正火消除碳化物網,再進行球化退火。


5.擴散退火


擴散退火也稱均勻化退火,主要用于合金鋼鋼錠或鑄件,它們在澆注后凝固過程中總會產生合金元素的枝晶偏析,即化學成分不均勻性。擴散退火是通過高溫長時間加熱奧氏體化,使分布不均勻的元素通過擴散,以消除或者減弱枝晶偏析。


常用擴散退火溫度是1100℃-1200℃,保溫時間為10-15小時。鋼中合金元素含量越高,所采用的加熱溫度越高。經高溫長時間加熱擴散退火后,奧氏體晶粒已經過度長大,如不再進行熱加工,必須進行一次完全退火或正火以細化晶粒。


6.低溫退火


低溫退火是把鋼件加熱到低于Ac1溫度退火,又叫消應力退火,主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件和機加工件中的殘余應力,提高穩定性,防止淬火變形開裂。它包括軟化退火和再結晶退火。


常用的軟化退火溫度為650-720℃,保溫后出爐空冷。鋼錠經軟化退火后,消除了內應力,避免鋼錠開裂,并降低硬度便于鋼錠表面清理。合金結構鋼的鍛軋鋼材,經軟化退火后能消除內應力和降低硬度,對于過冷奧氏體穩定性高的合金鋼,降低硬度效果更為顯著。 再結晶退火是將冷加工硬化的鋼材,加熱至T再-Ac1之間進行,通常為650-700℃。其目的是通過再結晶使變形晶;謴统傻容S狀晶粒,從而消除加工硬化。





鋁型材熱處理四把火:退火、正火、淬火、回火


【鋁道網】鋁型材熱處理是將鋁型材產品放在一定的介質中加熱到適宜的溫度,鋁型材熱處理的文章及信息并在此溫度中保持一定時間后,又以不同速度冷卻的一種工藝。鋁型材熱處理是材料生產中的較重要的工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體化學成分,而是通過改變工件的內部的顯微組織,或改變工件的表面的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量,而這一般不是肉眼所能觀察到的。鋁型材熱處理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(時效)。


退火是指將工件加熱到適當溫度,根據材料的和工件的尺寸采用不同的保溫時間,然后進行緩慢冷卻,其目的主要是降低材料的硬度,提高塑性,以利于后續加工,減少殘余應力,提高組織和成分的均勻化。退火根據目的不同分為再結晶退火、去應力退火球化退火、完全退火等。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細,常用于改善材料的切削性能,有時也用于對一些要求不高的零件的較終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其他無機鹽、有機水溶液淬冷介質中快速冷卻。淬火后材料為不平衡組織,通常很硬很脆,需要在高于室溫的某一溫度進行長時間的保溫,再進行冷卻,這種工藝叫回火(時效)。


從以上定義可以看出,不論是退火、正火、淬火還是回火,熱處理過程中都要對工件進行加熱、保溫和冷卻。所以鋁型材熱處理中,加熱速度,保溫時間和冷卻速度成為熱處理工藝中較重要的工藝參數。


“四把火”中,淬火和回火(時效)關系較為密切,常常配合使用,二者缺一不可。但在實際生產中,為了節約成本,提高生產效率,對于性能要求低的產品,往往用在線淬火代替淬火爐淬火,用自然時效代替回火。比如在擠壓6060、6063等低合金化合金型材時,由于這些合金的淬火敏感性很低,硅、鎂在固溶溫度以上固溶很快。所以在保證擠壓材出料口溫度高于固溶溫度時,通過風冷淬火也能獲得固溶程度較大的過飽和固溶體。
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