第九章退火与正火

1、第九章第九章 退火与正火退火与正火一、钢的退火一、钢的退火二、钢的正火二、钢的正火返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT将金属加热、保温、冷却，使其获得接近平衡状将金属加热、保温、冷却，使其获得接近平衡状态的热处理工艺态的热处理工艺-退火或正火。退火或正火。(P转变）转变）退火退火-缓冷，缓冷，正火正火-空冷。空冷。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT一、退火一、退火 将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织平衡状态组织的热处理工艺。的热处理工艺。特点：特点：加热温度范围广；加

2、热温度范围广； 慢冷慢冷 得到珠光体类组织得到珠光体类组织目的：目的：降低硬度，便于切削加工降低硬度，便于切削加工 消除内应力或冷作硬化消除内应力或冷作硬化 改善组织（铸、锻、焊时改善组织（铸、锻、焊时的缺陷）；的缺陷）； 细化晶粒为最终热处理做细化晶粒为最终热处理做 组织准备组织准备返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 分类：分类：完全退火、球化退火、去应力退火、完全退火、球化退火、去应力退火、 扩散退火等。扩散退火等。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,C

3、UMT1. 扩散退火扩散退火 目的：目的：改善和消除在冶金过程中形成的改善和消除在冶金过程中形成的成分不均匀性成分不均匀性 规范：规范：在较高的加热温度下长时间保温，然后缓慢冷却到室温在较高的加热温度下长时间保温，然后缓慢冷却到室温 AcAc3 3或或AccmAccm以上以上150150300300，长时间保温（，长时间保温（10h10h以上）以上） 应用：应用：脱氢退火脱氢退火 （在高温下使有害气体脱溶析出）（在高温下使有害气体脱溶析出） 均匀化退火均匀化退火 （改善铸造偏析、轧制偏析）（改善铸造偏析、轧制偏析）返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT1. 扩

4、散退火扩散退火1.11.1脱氢退火脱氢退火 （1 1）氢存在形式）氢存在形式 溶解于固溶体中的氢，易使钢产生白点，出现裂纹；脱溶解于固溶体中的氢，易使钢产生白点，出现裂纹；脱氢退火消除。氢退火消除。 存在于位错、孪晶、晶界处氢，只能采用压力加工方式存在于位错、孪晶、晶界处氢，只能采用压力加工方式消除。消除。 （2 2）加热温度确定原则）加热温度确定原则 在该温度下氢的溶解度小、并且扩散速度快。在该温度下氢的溶解度小、并且扩散速度快。 一般情况下珠光体转变的鼻子温度作为脱氢退火温度。一般情况下珠光体转变的鼻子温度作为脱氢退火温度。 （3 3）典型应用）典型应用 大型碳钢锻件加热到大型碳钢锻件加热

5、到620 620 ，保温，保温10h10h后缓慢冷却。后缓慢冷却。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT1. 扩散退火扩散退火1.2均匀化退火均匀化退火 （1）偏析存在形式及危害）偏析存在形式及危害 铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、微铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、微气泡和气孔气泡和气孔 造成偏析。造成偏析。 偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。 （2）工艺）工艺 Ac3或或Accm以上以上150300，长时间保温

6、（长时间保温（10h以上）以上）返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需再进行细化晶粒处理。再进行细化晶粒处理。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT2 2、完全退火、完全退火适用：适用：亚共析钢亚共析钢温度：温度：Ac3+3050，保温时间：保温时间：长时间保温，长时间保温， 一般一般1h/25mm;冷却速度：冷却速度：随炉缓冷，随炉缓冷，目的：目的：降低硬度，消除内应力降低硬度，消除内应力 细化晶粒，均匀组织细化晶粒，均匀组织

7、组织：组织：F+P（接近平衡态）（接近平衡态）过共析钢能采用完全退火吗？过共析钢能采用完全退火吗？国内定义：国内定义：加热使钢完全加热使钢完全A化后缓冷的工艺化后缓冷的工艺国外定义：获得最低硬度的退火国外定义：获得最低硬度的退火返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT3. 3. 球化退火球化退火 适用：适用：过共析钢和合金工具钢过共析钢和合金工具钢。 目的：目的：降低硬度、均匀组织、改善切削性能，降低硬度、均匀组织、改善切削性能， 获得粒状珠光体，为淬火作组织准备。获得粒状珠光体，为淬火作组

8、织准备。 碳化物溶断机理2.swf获得球状珠光体的途径：获得球状珠光体的途径： 片状片状P的球化的球化 由由A转变为球状转变为球状P M高温回火（回火索氏体）高温回火（回火索氏体）球化热处理典型工艺球化热处理典型工艺返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT片状片状P加热加热略高于略高于A1A未溶未溶Fe3C保温保温A粒状粒状Fe3C缓冷缓冷粒状粒状P片状片状P长时间保温长时间保温略低于略低于A1粒状粒状P球化过程最慢球化过程最慢返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT珠光体球化过程珠光体球化过程返 回下一页上一页 本章首页金属热处

9、理原理及工艺 , SMSE,CUMT影响球化的因素：影响球化的因素：1、加热温度和保温时间、加热温度和保温时间2、冷却速度、冷却速度3、原始组织、原始组织4、塑性变形、塑性变形返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT4、再结晶退火（临界点以下温度）、再结晶退火（临界点以下温度）n 加热温度：加热温度：A1 以下并接近以下并接近A1点附近温度长时间保温；点附近温度长时间保温；n 冷却：冷却：空冷；空冷；n 组织：组织：发生恢复再结晶，使变形晶粒为细小等轴晶粒发生恢复再结晶，使变形晶粒为细小等轴晶粒n 性能：性能：强度和硬度下降，塑性提高，内应力消除。强度和硬度下降

10、，塑性提高，内应力消除。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 5. 低温退火（去应力退火）低温退火（去应力退火） 规范：规范： 加热温度：加热温度：A1， 加热速度：加热速度：100150/h， 保温时间：保温时间：35min/mm， 冷却速度：冷却速度：50-100 /h。 目的：目的：消除铸、锻、焊及切削加工过程内应力。消除铸、锻、焊及切削加工过程内应力。 特征：特征：组织不发生变化。亚结构发生变化。组织不发生变化。亚结构发生变化。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 二、正火二、正火 正火是把零件加温到正火是把零件加

11、温到临界温度以上临界温度以上3050,保温一保温一段时间段时间,然后然后在空气中冷却在空气中冷却。 正火的应用：正火的应用： 低、中碳结构钢的预先热处理；低、中碳结构钢的预先热处理； 不重要结构零件的最终热处理；不重要结构零件的最终热处理； 抑制或消除过共析钢的网状碳化物。抑制或消除过共析钢的网状碳化物。正火温度正火温度工艺规范工艺规范加热温度：加热温度： Ac3 或或Accm +3050； 保温时间：完全奥氏体化保温时间：完全奥氏体化冷却速度：空冷冷却速度：空冷 （冷却速度比退火快）（冷却速度比退火快）组织：细珠光体组织：细珠光体返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE

12、,CUMT冷却速度：冷却速度：正火正火 退火退火晶粒大小：晶粒大小：正火正火 退火退火力学性能：力学性能：正火正火 退火退火三、正火与退火的区别三、正火与退火的区别40钢退火组织40钢正火组织热处理与硬度关系热处理与硬度关系合适切削加工硬度合适切削加工硬度返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT四、正火与退火的正确选用四、正火与退火的正确选用改善切削加工性改善切削加工性改善冷变形性能改善冷变形性能 球化退火和再结晶退火球化退火和再结晶退火返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT改善组织缺陷并为淬火作组织准备改善组织缺陷并为淬火作组

13、织准备亚共析钢：完全退火或正火亚共析钢：完全退火或正火过共析钢：正火球化退火过共析钢：正火球化退火去应力、均匀成分等主要用退火去应力、均匀成分等主要用退火问题：用问题：用T10（1C）钢制造手工锯条，请给出热处理工）钢制造手工锯条，请给出热处理工艺路线，及各处理工序后的组织。艺路线，及各处理工序后的组织。 正火正火球化退火球化退火淬火淬火低温回火低温回火不重要件最终热处理主要用正火不重要件最终热处理主要用正火返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT正火与退火的常见缺陷正火与退火的常见缺陷1、

14、硬度偏高、硬度偏高2、网状组织、网状组织3、脱碳、脱碳4、退火石墨碳、退火石墨碳返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 习题：习题： 1 1、确定下列钢件的退火方法，、确定下列钢件的退火方法， 并说明退火的目的及退火后的组织：并说明退火的目的及退火后的组织： (1) (1) 冷轧后的冷轧后的2020钢钢板，钢钢板，1515钢钢板，钢钢板，16Mn16Mn钢钢板；钢钢板； (2) ZG270(2) ZG270500500、 ZG35 ZG35 、ZG45ZG45铸钢齿轮；铸钢齿轮； (3) (3) 锻造过热的锻造过热的5555钢、钢、6060钢、钢、6565钢毛

15、坯；钢毛坯；65Mn65Mn (4) (4) 具有片状渗碳体的具有片状渗碳体的T10T10、T12 T12 、T13T13钢；钢；T11T11钢钢2、说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：、说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：1）20钢锻造的齿轮毛坯钢锻造的齿轮毛坯2）45钢锻造的大型齿轮钢锻造的大型齿轮3）T12轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状渗碳体和片状珠光体）轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状渗碳体和片状珠光体）返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT3、T10钢经过何种热处理能获得下列组织：钢经过何种热处理能获得下列组织： 1）细片状珠光体）细片状珠光体 2)粗片状珠光体粗片状珠光体 2）细球状珠光体）细球状珠光体 3）粗球状珠光体）粗球状珠光体4、以共析钢为例，说明将其加热奥氏体化后立即随炉、以共析钢为例，说明将其加热奥氏体化后立即随炉冷却、在空气中冷却和在水中冷却，各会得到什么组织？冷却、在空气中冷却和在水中冷却，各会得到什么组织？其力学性能有何差异？其力学性能有何差异？5 5、退火和正火的主要目的是什么，主要差别是什么？、退火和正火的主要目的是什么，主要差别是什么