淺談金屬熱處理之退火

襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學院 王俊雄

退火的定義是指將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后進行緩慢冷卻的工藝過程。材料的退火可以使其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)接近平衡狀態(tài)，使工件獲得良好的使用性能及工藝性能，并為其進一步的淬火作好組織準備。

鋼的退火工藝種類很多，根據(jù)鋼的成分不同、原始狀態(tài)不同及使用目的不同，我們將退火分為球化退火、去應力退火、擴散退火、完全退火、再結(jié)晶退火、等溫退火和不完全退火等。

退火有個重要的工藝參數(shù)，即退火溫度（也稱最高的加熱溫度）。

（1）擴散退火（又稱均勻化退火）。擴散退火是指將工件加熱到適當?shù)臏囟龋缓筮M行長時間保溫，使組織內(nèi)的原子擴散充分，然后慢慢冷卻的退火工藝，擴散退火的目的是使工件的組織均勻化，減小成分偏析。加熱溫度：一般在鋼的熔點以下100～200℃；保溫時間：一般為10～20 h；冷卻方法：隨爐冷卻至500～350℃后出爐空冷。擴散退火后必須再進行一次完全退火或正火，以細化晶粒，改善組織。擴散退火主要用于消除或改善鑄錠、鑄件或鍛坯等化學成分偏析和組織的不均勻。

（2）完全退火。完全退火是指將亞共析鋼加熱到Ac3以上30～50℃，使其完全奧氏體化，保溫一定時間后，緩慢冷卻（隨爐或埋入干砂、石灰中），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。

加熱溫度：Ac3以上30～50℃；

保溫時間：一般為2～3 h；冷卻方法：保溫完成后，停止加熱，隨爐冷卻至500℃左右后出爐空冷。

完全退火的主要目的是細化晶粒，消除內(nèi)應力，降低硬度，改善切削加工性能。

（3）等溫退火。等溫退火是將工件加熱到適當?shù)臏囟龋匾欢〞r間后較快冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，并保持等溫使其奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷的熱處理工藝。

加熱溫度：亞共析鋼Ac3以上30～50℃；共析鋼和過共析鋼Ac1以上10～20℃。保溫時間：一般為2～4 h；冷卻方法：隨爐較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，保持等溫使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后出爐空冷。等溫退火的目的與完全退火相同，且能得到更為均勻的組織和硬度，可有效縮短退火時間。

（4）球化退火。球化退火是將鋼加熱到Ac1以上10～20℃，保溫一段時間后以適當?shù)姆绞嚼鋮s使鋼中的碳化物球狀化的工藝方法。加熱溫度：Ac1以上20～30℃。保溫時間：根據(jù)材料和工件的實際情況確定保溫時間；冷卻方法：以不大于50℃/h的速度隨爐冷卻。球化退火的目的是降低工件的硬度，改善其切削加工性能，提高其塑性、韌性。

（5）去應力退火。去應力退火是指將鋼件加熱到Ac1以下100～200℃，保溫一定時間后緩慢冷卻的工藝方法。加熱溫度：Ac1以下100～200℃（一般取500～650℃）；保溫時間：適當時間（一般按3min/mm計算）；冷卻方法：隨爐冷卻至200℃后出爐空冷。去應力退火是為了去除工件由于塑性形變加工、焊接等造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應力而進行的退火。

（6）再結(jié)晶退火。金屬經(jīng)過冷變形加工后，其晶粒被冷加工所擠碎、壓扁或拉長，再經(jīng)保溫后按某一方式進行冷卻的熱處理工藝稱為再結(jié)晶退火。加熱溫度：再結(jié)晶溫度以上100～200℃；保溫時間：以完成晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)闇剩焕鋮s方法：隨爐冷卻至某一溫度，然后出爐空冷至室溫。再結(jié)晶退火目的是通過加熱使變形的晶粒原子活化，然后重新結(jié)晶成均勻的晶粒，從而消除組織殘余應力，降低工件硬度和強度，提高其塑性，以便于進一步冷加工。

（7）不完全退火。將工件加熱到Ac1與Accm或Ac1與Ac3之間某一溫度，保溫后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為不完全退火。加熱溫度：Ac1與Accm或Ac1與Ac3之間某一溫度；保溫時間：一般為2～3 h；冷卻方法：隨爐冷卻至某一溫度后出爐空冷。不完全退火的加熱溫度比完全退火的加熱溫度低，是將工件加熱到半奧氏體化進行退火，可以應用于過共析鋼和亞共析鋼，目的是消除工件中殘余的內(nèi)應力，降低珠光體組織的硬度。退火的目的在于：①細化晶體的晶粒，均勻工件內(nèi)部組織，減小成分偏析，為以后的熱處理工藝做好組織上的準備；②消除工件內(nèi)部殘余的內(nèi)應力，以防工件內(nèi)應力過大而開裂或變形；③降低工件的硬度，提高其塑性，以便于以后的冷變形加工和切削加工。

[1]《有色金屬及其熱處理》編輯組[M].有色金屬及其熱處理.1版.北京：國防工業(yè)出版社，1981.

[2]劉永銓主編.鋼的熱處理[M].1版.北京：冶金工業(yè)出版社，1981.