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2019年07月15日

热处理知识——所有机械质量的灵魂(三)

常用的退火工艺有：
① 完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。

② 球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。

③ 等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。 

④ 再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。

⑤ 石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。

⑥ 扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。

⑦ 去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。

淬火，金属和玻璃的一种热处理工艺。把合金制品或玻璃加热到一定温度，随即在水、油或空气中急速冷却，一般用以提高合金的硬度和强度。通称“蘸火”。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。钢铁工件在淬火后具有以下特点：
① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。
② 存在较大内应力。
③ 力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。

回火的作用在于：
① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。
 
回火要求：用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。
① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。
② 弹簧在350～500℃下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。
③ 中碳结构钢制作的零件通常在500～600℃进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。
淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。
钢在300℃左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆性。一般不应在这个温度区间回火。某些中碳合金结构钢在高温回火后，如果缓慢冷至室温，也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或回火时在油或水中冷却，都可以防止第二类回火脆性。将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性。

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一.钢的退火
概念：将钢加热、保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的工艺过程。
1、完全退火
工艺：加热Ac3以上30-50℃→保温→随炉冷到500度以下→空冷室温。
目的：细化晶粒，均匀组织 ，提高塑韧性，消除内应力，便于机械加工。
2、等温退火
工艺：加热Ac3以上→保温→快冷至珠光体转变温度→等温停留→转变为P→出炉空冷；
目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小。（适用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件）。 
3、球化退火
概念：是使钢中的渗碳体球化的工艺过程。
对象：共析钢和过共析钢
工艺：
（1）等温球化退火加热Ac1以上20-30度→保温→迅速冷却到Ar1以下20度→等温→随炉冷至600度左右→出炉空冷。
（2）普通球化退火加热Ac1以上20-30度→保温→极缓慢冷却至600度左右→出炉空冷。（周期长，效率低，不适用）。 
目的：降低硬度、提高塑韧性，便于切削加工。
机理：使片状或网状渗碳体变成颗粒状（球状）
说明：退火加热时，组织没有完全A化，所以又称不完全退火。
4、去应力退火
工艺：加热到Ac1以下某一温度（500-650度）→保温→缓冷至室温。
目的：消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力，稳定工件尺寸。

二.钢的回火  
工艺：将淬火后的钢重新加热到A1以下某一温度保温，然后冷却（一般空冷)至室温。
目的：消除淬火产生的内应力，稳定工件尺寸，降低脆性，改善切削加工性能。
力学性能：随着回火温度的升高，硬度、强度下降，塑性韧性升高。
1、低温回火：150-250℃ ，M回，减少内应力和脆性，提高塑韧性，有较高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滚动轴承等。
2、中温回火：350-500℃ ，T回，具有较高的弹性，有一定的塑性和硬度。用于制作弹簧、锻模等。
3、高温回火：500-650℃ ，S回，具有良好的综合力学性能。用于制作齿轮、曲轴等。

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