热处理原理与工艺 教学课件 ppt 作者 侯旭明 第七章教案-.doc

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1、第七章钢的退火与正火第一节钢的退火一、退火的分类和组织性能特点退火是将钢件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺。退火除了可使钢软化之外，还有改善组织、消除应力等功用，详见具体退火工艺处。二、常用退火工艺(一)均匀化退火均匀化退火属扩散退火中的一种。属于扩散退火的还有去氢退火等。定义：均匀化退火是以减少工件化学成分和组织不均匀程度为主要目的，将其加热到高温并长时间保温，然后缓慢冷却的退火。目的及适用范围：均匀化退火一般用于中碳合金钢和高合金钢的铸件、铸锭或锻轧件，主要目的是消除或显

2、著减轻晶内成分偏析及组织不均匀现象。工艺原理：在高温下，活动能力大大增强的原子通过较充分的扩散，可使成分逐渐变均匀，从而消除或显著减轻上述不均匀现象。工艺参数确定：①加热温度通常选择在固相线以下（约100～200℃），Ac3或Accm以上150～300℃(视合金元素含量和偏析程度而异)。碳钢一般为1100～1200℃，合金钢1050～1250℃。温度太高，影响炉子寿命，并使钢件氧化、脱碳严重。加热速度通常控制在100～200℃／h。②保持时间炉温到温后的保持时间一般按每毫米厚度保持1.5～2.5min计算。若装炉

3、量较大，可按下式计算:τ=8.5+Q/4式中τ—保持时间，单位为小时；Q—装炉量，单位为吨。均匀化退火保温时间一般不超过15h，否则氧化、脱碳严重。③冷却速度一般为50℃／h，高合金钢≤20～30℃／h。通常降温到600℃以下，可出炉空冷。高合金钢在350℃左右出炉，以免产生新的应力和硬度偏高。想一想：为何合金钢加热温度较碳钢高？均匀化退火应用注意：①扩散退火温度高、时间长，能耗大，生产成本很高，且在无保护条件下，高温下长时间加热，氧化脱碳严重，生产中选用时要慎重。②在扩散退火后，需补充一次完全退火或正火，以细化

4、晶粒。③均匀化退火并非对所有成分、组织不均匀现象都很有效。（二)完全退火定义：完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火。缓慢冷却一般采用随炉冷却。目的：其主要目的是降低硬度，改善铸、锻等热加工形成的不良组织及消除内应力，以便于后续切削加工和冷变形，并为淬火做好组织准备。工艺原理：①降低硬度这是因其冷速缓慢，珠光体较少，铁素体较多（对亚共析钢），组织较粗，故硬度较低。图7-2给出了碳钢退火与正火硬度对比。图7-2碳钢退火、正火后的大致硬度值（影线区为便于切削加工的硬度范围）1-正火2-退火3-

5、球化退火②细化晶粒③消除魏氏组织④消除带状⑤消除应力适用范围：①主要用于含碳0.30%～0.60%的中碳钢铸锻件。其中含碳0.30%～0.45%的中碳钢也可正火。含碳＜0.30%的碳钢不进行完全退火；碳含量＞1.0%的过共析钢不宜进行完全退火。②有时，高速钢、高合金钢等淬火返修前也进行完全退火，消除过热组织后，才能重新加热淬火。工艺参数确定：确定完全退火温度时，应在保证退火后性能要求的前提下，尽量使奥氏体晶粒保持较细水平，尽量缩短退火生产周期及避免氧化脱碳、畸变。①加热温度亚共析钢一般为Ac3+(30～50)℃，

6、合金钢一般为Ac3+(50～70)℃。想一想：为何完全退火的温度不需像均匀化退火那样高？②加热速度中、小件一般可采用到温入炉方式加热；合金元素含量高的钢件及形状复杂、截面相差悬殊工件、大型工件或装炉量很大时，可采用低温入炉或预热升温的方式。注意：在600～700℃以下，钢材塑性较差，升温应慢些，高于此温度升温可快一些。必要时，可在中间某温度预热，使钢材各部分温度均匀后再继续升温。③退火保持时间退火保持时间应考虑钢的化学成分、原始组织、装炉量及所用加热炉的特性等因素。对碳钢或低合金钢，当装炉量不大时，在炉温（空气炉

7、）到温后的工件保持时间（τ）可按如下经验公式计算：τ＝αD（min）αD取值见书。装炉量大时，可适当延长保持时间。对亚共析钢锻、轧钢材，其保持时间（τ）一般可按下式计算：τ＝（3～4）+（0.2～0.5））Q（小时），Q为装炉量（吨）。完全退火随炉冷却的冷速也是一个范围（约30~120℃／h），一般控制在：碳钢＜200℃／h；合金钢50～l00℃／h；高合金钢20～50℃／h。想一想：为何合金钢完全退火的保温时间较长；完全退火可否随炉冷至Ac1以上即出炉空炉？退火如冷却较快，对组织性能有何影响？(三)不完全退火定

8、义：不完全退火是将工件部分奥氏体化后缓慢冷却的退火。适用范围、目的：不完全退火主要应用于原始组织未粗化的中、高碳钢和低合金钢的锻、轧件等。其优点是加热温度低，消耗热能少，降低工艺成本。主要目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除应力及适当改善组织。不完全退火的加热速度、保温时间、冷却速度等工艺参数的确定与完全退火基本相同。【想一想】如果某中碳钢锻件组织为粗大铁素体+珠光体，