一、工藝概念：
正火在《熱處理手冊》中是這樣定義的：
正火是將鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件加熱奧氏體化后，在空氣中冷卻得到含有珠光體的均勻的組織的熱處理工藝。
將鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件加熱到Ac3或Acm以上30-50℃，適當(dāng)保溫奧氏體化后，在靜止空氣中冷卻到Ar1 附近溫度再轉(zhuǎn)入緩冷的正火為二段正火。
將鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件加熱到Ac3或Acm以上30-50℃，適當(dāng)保溫奧氏體化后，快速冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變的某一溫度下保溫，以獲得珠光體型組織，隨后再在空氣中冷卻的正火工藝為等溫正火。正火工藝曲線見圖一。
圖一 正火工藝曲線示意圖
二、正火鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件的組織性能及正火的作用
正火所能達(dá)到的性能效果與材料成分及組織有關(guān)。
含碳0.4%-0.7%的鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件正火一般硬度不低于HB180，可以在正火態(tài)下直接使用。這類鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件后續(xù)也會有調(diào)質(zhì)或者淬火處理，正火恰好為其改善組織，是重要的預(yù)處理。
含碳低于0.4%的中低碳鋼及中低碳合金鋼常用正火代替完全退火。
高中碳鋼及高中碳合金鋼、鑄鐵，為降低正火硬度，消除應(yīng)力，還可以在正火后進(jìn)行高溫回火（550-700℃）。
需要注意的是，空冷并不一定就是正火處理。有些淬透性稍高的合金鋼，尺寸到一定限度以下時，空冷就可能發(fā)生貝氏體或馬氏體轉(zhuǎn)變，這已經(jīng)是淬火了。這種材料只有在等溫正火條件下，等溫轉(zhuǎn)變結(jié)束后的空冷才不會發(fā)生貝氏體或馬氏體轉(zhuǎn)變。
ps：正火不能簡單地認(rèn)為空冷就是正火，鋼種不同其臨界冷速是不同的，最終應(yīng)是否獲得所需的金相織組來判斷正火的成敗。
尺寸較大的鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件常用正火取代調(diào)質(zhì)，目標(biāo)是得到F和偽共析的珠光體產(chǎn)物，但實際情況比較復(fù)雜，尤其是鍛件空冷後的所謂正火與重新正火有明顯差別。
鍛造始鍛溫度遠(yuǎn)高于正常正火的溫度，A體相當(dāng)穩(wěn)定，鍛造過程中晶粒的變化也與鍛造方式鍛造次數(shù)及鍛造比等有關(guān)，並對終鍛溫度及其隨後的冷速敏感，這就對鍛後的組織判斷帶來許多麻煩，為此鍛後再實施一次正宗的正火對最終熱處理明顯有利。另外，參看C曲線時請注意它的奧氏體化溫度，以便靈活應(yīng)用。
等溫正火組織還是某些原材料進(jìn)廠檢驗的基準(zhǔn)組織，并不是取樣直接檢驗！在評定原材料帶狀組織時候，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求供需雙方協(xié)商試樣的等溫正火工藝，試樣經(jīng)過處理后再做評定。沒有協(xié)商的，也有明確規(guī)定（詳見《汽車用滲碳鋼帶狀組織檢驗》T/CSAE57-2017）。
正火冷卻時由于鋼管、精密鋼管、鋼鐵、工件表面與心部冷卻速度存在差異，當(dāng)工件較大時，截面上的性能有不均勻現(xiàn)象，這種差異稱為“質(zhì)量效應(yīng)”，其趨勢就是質(zhì)量大的工件正火后硬度低，質(zhì)量小的工件正火后硬度高。
正火作為預(yù)備熱處理，通常以細(xì)化晶粒，為后續(xù)做組織準(zhǔn)備為主要目的。鍛件、鑄件、以裁切的型材為坯料的零件一般都需要做正火處理。細(xì)化晶粒會帶來如下好處：
1，均勻組織，減少后續(xù)熱處理變形。以滲碳為最終熱處理的零件，等溫正火求得細(xì)小均勻的正火組織，是減小變形的重要手段之一。
2，沖擊功要求高的零件，經(jīng)過正火預(yù)先得到細(xì)化的晶粒，往往是唯一有效的措施。
3，以正火態(tài)直接使用的零件，細(xì)化均勻的組織可以同時得到較高強度和延伸率。
但是，需要指出的是，不能企望正火可以消除帶狀組織 ，因為帶狀組織是微觀成分不均勻現(xiàn)象，是材料冶金不均勻缺陷最終遺留給成品材料的胎病。正火工藝溫度并不會改善這種不均勻。有些文章介紹正火可以消除帶狀組織，其實這是一種技術(shù)欺騙！因為金相觀察帶狀組織的改善或者消失，改變不了微觀的不均勻，其危害依然存在（參見文章底部原文鏈接鏈接 ）。熱處理消除帶狀組織的工藝方法是擴(kuò)散退火+普通或等溫正火，但這么做的成本比重新煉鋼還要高，除非迫不得已一般不予采納。原材料帶狀組織超標(biāo)，不符合采購技術(shù)協(xié)議要求是不能讓步接收的。帶狀組織是鋼廠能夠控制的指標(biāo)，退貨是最好的處理辦法。
三、正火工藝參數(shù)的選取以及與后續(xù)工藝的結(jié)合
正火奧氏體化溫度以 Ac3或Acm+30-50℃ 為基本要求。從本質(zhì)上講，奧氏體化溫度允許范圍很寬，這就允許參照后續(xù)將要進(jìn)行的工藝，來合理選取正火的奧氏體化溫度。例如，后續(xù)要滲碳的零件，奧氏體化等溫可以比滲碳溫度高10℃以上，這樣可以在正火時提前把組織改善帶來的某些（主要是幾何形狀）變化消除，從而避免在滲碳過程中再度發(fā)生變化。等溫正火的等溫溫度一般根據(jù)正火后的加工硬度需要選取，加工要求硬度低，選較高的等溫溫度，反之，選低一些的等溫溫度。
鋼管精密鋼管鋼鐵工件，鑄件、較大尺寸鍛件有較高性能要求時，常進(jìn)行兩次以上的重復(fù)正火。第一次采用Ac3+120-200℃（這屬于擴(kuò)散退火的奧氏體轉(zhuǎn)變）高溫正火，第二次采用Ac3+30-50℃正常溫度正火。第一次使難溶的第二相溶入奧氏體中，獲得一定程度上的均勻化。第二次使晶粒細(xì)化。
正火的保溫時間以鋼管精密鋼管鋼鐵工件透熱后奧氏體化完成即可，過分延長保溫時間不僅浪費能耗，拉長生產(chǎn)周期，還會增加表面過度氧化傾向。一般心部到溫后，奧氏體化需要的轉(zhuǎn)變時間不低于30min即可。等溫正火的等溫轉(zhuǎn)變時間稍長，碳鋼一般不低于90min，合金鋼不低于120min。推盤式等溫正火線應(yīng)在實測的基礎(chǔ)上，合理選取高溫段、等溫段的時間。
對推盤式和網(wǎng)帶式等溫正火線來說，等溫爐入口處所在控溫區(qū)的顯示溫度與設(shè)定溫度差值在±15℃以內(nèi)，應(yīng)該認(rèn)為等溫前的快冷程度是合適的。這需要工件入等溫爐前的快冷使工件表面有一定的低于等溫溫度的過冷度。快冷一般由強風(fēng)實現(xiàn)，結(jié)合使用紅外測溫槍來實時測試工件表面溫度是一種很有效的確定工藝參數(shù)的方法。工件經(jīng)強風(fēng)吹冷后將要進(jìn)入等溫爐爐口時，表面已經(jīng)回溫，將這時的測得溫度與設(shè)定溫度對照，再回頭調(diào)整快冷參數(shù)。有的設(shè)備設(shè)計有快冷風(fēng)道出口的風(fēng)溫監(jiān)控系統(tǒng)，這對保證快冷程度的穩(wěn)定更有保障。工件進(jìn)入等溫爐一區(qū)后會繼續(xù)均溫，并顯示在儀表上。如果這時溫度顯示高于設(shè)定溫度，表明前段快冷不足，如果顯示低于設(shè)定溫度，且顯示有加熱電流，表示前段快冷過度，這都需要對快冷參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
對普通正火而言，在空冷環(huán)節(jié)，出爐鋼管精密鋼管鋼鐵工件的擺放對鋼管精密鋼管鋼鐵工件最后性能的影響不容忽視。不卸筐，或者傾倒堆冷的，組織性能的差異不可避免。最好設(shè)專用場地，保持場地干燥，工件散開單層冷卻，同時還需要防止工件熱態(tài)下碰傷。
沒有等溫正火設(shè)備的廠家，有時候使用高、低溫爐轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)等溫正火。這種做法雖不違背等溫正火原理，但往往由于鋼管精密鋼管鋼鐵工件在料框中的堆積，鋼管精密鋼管鋼鐵工件實際的溫度曲線偏離合理的等溫正火而達(dá)不到效果。實際上，普通正火+高溫回火效果往往更好。
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