將亞共析鋼加熱至Ac3以上20-30℃,保溫足夠時(shí)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(jīng)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(nèi)應(yīng)力。可通過完全退火來細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)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(zhǔn)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(qū),緩冷后會析出網(wǎng)狀二次滲碳體,使鋼的強(qiáng)度、范性和韌性大大降低。
亞共析鋼在Ac1-Ac3之間或過共析鋼在Ac1-Accm之間兩相區(qū)加熱,保溫足夠時(shí)間,進(jìn)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(dāng),并未引起晶粒粗化,鐵素體和珠光體的分布又無異常現(xiàn)象,采用不完全退火,可以進(jìn)行部分重結(jié)晶,起到細(xì)化晶粒,改善組織,降低硬度和消除內(nèi)應(yīng)力的作用。亞共析鋼的不完全退火溫度一般為740-780℃,其優(yōu)點(diǎn)是加熱溫度低,操作條件好,節(jié)省燃料和時(shí)間。
過共析鋼退火是為了細(xì)化和均勻組織,降低硬度和消除內(nèi)應(yīng)力。
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(shí)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(shí)間,提高勞動生產(chǎn)率。當(dāng)轉(zhuǎn)變完成后,出爐空冷至室溫。
等溫退火時(shí)轉(zhuǎn)變易于控制,更適用于過冷奧氏體穩(wěn)定性高的合金鋼,可以節(jié)省鋼件在爐內(nèi)的時(shí)間,提高退火爐的周轉(zhuǎn)率。
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,并為最后的淬火處理做組織準(zhǔn)備。其加熱溫度范圍一般取Ac1以上20-30℃經(jīng)球化退火后組織的優(yōu)點(diǎn):
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(shí)奧氏體晶粒不易長大,允許有較寬的淬火溫度范圍,淬火時(shí)變形開裂傾向小,即淬火的工藝性能好。
⑶能獲得最佳的淬火組織,即馬氏體片細(xì)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(wǎng)狀碳化物結(jié)構(gòu)的鋼材,必須先進(jìn)行正火消除碳化物網(wǎng),再進(jìn)行球化退火。
擴(kuò)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(chǎn)生合金元素的枝晶偏析,即化學(xué)成分不均勻性。擴(kuò)散退火是通過高溫長時(shí)間加熱奧氏體化,使分布不均勻的元素通過擴(kuò)散,以消除或者減弱枝晶偏析。
常用擴(kuò)散退火溫度是1100℃-1200℃,保溫時(shí)間為10-15小時(shí)。鋼中合金元素含量越高,所采用的加熱溫度越高。經(jīng)高溫長時(shí)間加熱擴(kuò)散退火后,奧氏體晶粒已經(jīng)過度長大,如不再進(jìn)行熱加工,必須進(jìn)行一次完全退火或正火以細(xì)化晶粒。
低溫退火是把鋼件加熱到低于Ac1溫度退火,又叫消應(yīng)力退火,主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件和機(jī)加工件中的殘余應(yīng)力,提高穩(wěn)定性,防止淬火變形開裂。它包括軟化退火和再結(jié)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(jīng)軟化退火后,消除了內(nèi)應(yīng)力,避免鋼錠開裂,并降低硬度便于鋼錠表面清理。合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛軋鋼材,經(jīng)軟化退火后能消除內(nèi)應(yīng)力和降低硬度,對于過冷奧氏體穩(wěn)定性高的合金鋼,降低硬度效果更為顯著。 再結(jié)晶退火是將冷加工硬化的鋼材,加熱至T再-Ac1之間進(jìn)行,通常為650-700℃。其目的是通過再結(jié)晶使變形晶粒恢復(fù)成等軸狀晶粒,從而消除加工硬化。
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