熱處理工藝之一。鑄造、鍛造或塑性加工后的金屬制品,以細(xì)化組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度或消除枝晶偏析為目的而加熱到高溫保持一定時(shí)間,然后緩慢冷卻至室溫。
簡(jiǎn)吏 退火是最早被人類使用的一種熱處理方法。早在公元前一千多年(大約與中國(guó)商周同時(shí)代),即青銅器時(shí)代,在人類的生產(chǎn)活動(dòng)中用金屬制造工具、農(nóng)具和兵器,用退火軟化金屬改善塑性的方法已是當(dāng)時(shí)普遍被采用的工藝。進(jìn)入鐵器時(shí)代(大約在公元前6世紀(jì)),用高溫退火方法以獲取優(yōu)質(zhì)鑄鐵制品已成為當(dāng)時(shí)工業(yè)比較發(fā)達(dá)國(guó)家盛行一一時(shí)的技術(shù)。公元6世紀(jì)(相當(dāng)于中國(guó)的隋唐時(shí)代)以后,許多國(guó)家采用拉拔工藝生產(chǎn)鐵絲,退火是制取細(xì)鐵絲和細(xì)鋼絲必須經(jīng)過的熱處理工藝。到公元14世紀(jì)之后(相當(dāng)于中國(guó)明清時(shí)期),退火的應(yīng)用已相當(dāng)?shù)貜V泛了。
分類 退火分為兩大類:第一類退火是不依賴點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的改變而只需原子的熱運(yùn)動(dòng)即可達(dá)到退火目的的,主要包括非鐵金屬合金鑄錠均勻化退火、鋼鐵鑄件燜火、鑄鐵可鍛化退火、鋼材和非鐵金屬塑性加工之后的再結(jié)晶退火和去應(yīng)力退火以及去除材料中溶入過多氫氣的脫氫退火等。第二類退火是基于固態(tài)相變的退火,包括鋼制品和少數(shù)非鐵金屬制品采用的完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火等。這一類退火過程中伴隨有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的改變,如同發(fā)生重新結(jié)晶一樣,故稱為重結(jié)晶,建立在此種變化基礎(chǔ)上的退火稱為重結(jié)晶退火。亦即第二類退火。
目的和應(yīng)用 主要是為了消除缺陷,改善品質(zhì)。
鋼鐵鑄件鑄造過程中產(chǎn)生嚴(yán)重枝晶偏析和內(nèi)應(yīng)力,為了消除此類缺陷而進(jìn)行均勻化退火、亦稱燜火。因?yàn)樵摴に囅哪茉促M(fèi)工時(shí),所以只應(yīng)用于形狀復(fù)雜或成分復(fù)雜的大型和特大型件。
鑄鐵可鍛化退火是將白口鐵加熱到高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫,通過原子擴(kuò)散改變碳的分布和存在形態(tài)的一種熱處理工藝。
冷軋薄鋼板、冷拉鋼絲和鋼條以及冷沖壓鋼制品,因冷作硬化,使得材料不能繼續(xù)進(jìn)行加工時(shí),需經(jīng)再結(jié)晶退火,以消除冷作硬化。重要的鋼材制件常用低溫退火消除內(nèi)應(yīng)力或脫氫。
用鋼材制造的許多機(jī)器零部件(如軸、曲軸、齒輪、銷釘、絲桿等)和經(jīng)過鍛造后的毛坯要進(jìn)行正火或退火處理,以消除鍛坯中的粗大網(wǎng)狀組織或魏氏組織。退火工藝有幾種,對(duì)于亞共析鋼中的低碳和中碳鋼,常采用完全退火或不完全退火,二者只是加熱溫度不相同,目的一致。不完全退火適用于組織不十分粗大且要求不高的制件。也可以用等溫退火取代上述兩種退火工藝。圖示為完全退火、不完全退火和等溫退火工藝曲線與TTT曲線相互關(guān)系的示意圖。等溫退火是完全退火和不完全退火的特殊形式。
高碳鋼是軸承、彈簧和工具用鋼,對(duì)材質(zhì)的要求更為嚴(yán)格。高碳鋼中滲碳體的數(shù)量多,若以片狀存在除增加過熱敏感性外,對(duì)材料的韌性、疲勞性能等都有不利影響。因此,高碳鋼制件在鍛造后要進(jìn)行球化退火。
銅合金材料生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是再結(jié)晶退火(尤其是黃銅材以退火為主要熱處理形式),塑性加工過程中用退火消除冷作硬化,設(shè)在兩次加工中間的退火稱為%26ldquo;中間退火%26rdquo;,在產(chǎn)品加工完了進(jìn)行的退火稱為%26ldquo;完工退火%26rdquo;或%26ldquo;成品退火%26rdquo;。為了防止退火加熱時(shí)的氧化而采取保護(hù)氣氛退火或真空條件下退火,均稱為%26ldquo;光亮退火%26rdquo;,在退火后不需去除氧化皮的操作。上述退火的加熱溫度要比該材料的再結(jié)晶溫度高150oC或200oC。黃
銅制品存在內(nèi)應(yīng)力,在潮濕環(huán)境中存放會(huì)引起應(yīng)力腐蝕,嚴(yán)重者導(dǎo)致材料破裂,此現(xiàn)象稱為%26ldquo;季裂%26rdquo;(在潮濕季節(jié)易產(chǎn)生這種現(xiàn)象)。為了防止應(yīng)力腐蝕開裂,黃銅制品均應(yīng)進(jìn)行退火處理,硬制品用低溫退火消除內(nèi)應(yīng)力。在再結(jié)晶退火與低溫退火之間還有一種控制部分再結(jié)晶的半硬態(tài)成品退火工藝。黃銅鑄錠一般不采用均勻化退火。青銅中成分復(fù)雜的或熱加工性差的,例如錫青銅,在熱加工之前進(jìn)行均勻化退火,退火保溫時(shí)間只需幾小時(shí)足夠。
鋁合金均化退火的目的在于改善塑性加工性,消除枝晶偏析和鑄造應(yīng)力,提高產(chǎn)品質(zhì)量。均勻化退火加熱溫度的確定原則是在不發(fā)生過燒的前提下,盡可能高,以增進(jìn)均勻化效果,縮短退火時(shí)間。均勻化時(shí)間常用10~20h,少者幾小時(shí)。可熱處理強(qiáng)化的鋁合金均勻化退火后采用緩慢冷卻,防止%26ldquo;淬火效應(yīng)%26rdquo;。鋁合金材在塑性加工過程中同樣要用再結(jié)晶退火消除加工硬化,以利深度加工。
二次再結(jié)晶和再結(jié)晶織構(gòu) 塑性加工時(shí)采用大的變形程度加工之后,將材料加熱至高溫退火,最終會(huì)使材料內(nèi)部的晶粒非常不均勻,部分晶粒非常粗大,此種現(xiàn)象稱為%26ldquo;二次再結(jié)晶%26rdquo;,生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)避免。再結(jié)晶退火之后,若材料內(nèi)部晶粒取向趨于一致,則使整體材料具有方向性。此現(xiàn)象即所謂%26ldquo;再結(jié)晶織構(gòu)%26rdquo;,或稱退火織構(gòu)
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