零讀雜談（熱處理十）

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開始正貼之前，先回復(fù)某位密我的大俠的問題,。我手上沒有什么好的關(guān)于熱處理的外文資料,。目前來說,，中文版的東西已經(jīng)講得很深入了,。作為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的話,，沒必要舍近求遠了就,。如果大俠水平已高，可以去找找有關(guān)的國外論文,。這個我確實幫不上啥忙,。OK，進正題,。

讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
           《熱處理工程基礎(chǔ)》　   陸    興　主編
2 f5 V, r' }3 I3 @: l　　　機械工業(yè)出版社
& f9 W$ o" V: |% q, ]3 ~# t3 S　　　雜談十

鋼的退火和正火

% g7 o1 n8 E" Y& U退火,，又稱燜火；正火,，又稱�,；�；二者是常用的熱處理工��,。二者都是將鋼加熱到奧氏體區(qū)保溫后以小的冷卻速度冷卻下來的熱處理操作,。
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( _1 m$ n+ W) g; I* B  C" V一般的說，說退火和正火大體可以分為兩類,。
一類是作為后續(xù)工序的中間熱處理,，即對毛坯件或工件加工過程中的熱處理工序。這一類處理的主要目的是為了消除上一道工序如鑄造,、鍛軋,、焊接所帶來的組織上或性能上的缺陷（如晶粒粗，成份不均,，塑性差等）,，并為下一道工序如切削、冷沖壓或熱處理創(chuàng)造較好條件,。比如調(diào)整材質(zhì)硬度便于切削,，消除魏氏體組織等。
另一類是作為最終的熱處理,，即制造過程的最后熱處理工序,，工件經(jīng)過這次熱處理后性能應(yīng)達到設(shè)計要求。主要用于普通鑄件、焊件等不重要部件,，只要組織細化,，內(nèi)應(yīng)力消除，性能有所提升即可,。
因此,，退火和正火在實際應(yīng)用中作為中間熱處理的居多。
2 n, I8 ]3 ?$ P- n% O; p( B3 w& Y# s我們將退火和正火的目的歸納如下：
% f, c6 i# T8 H0 w! G1,。細化晶粒,，提高機械性能。
1 L0 A4 [3 @# w+ N以鑄件為例,。一般鑄件晶粒粗大,，多有魏氏體組織（如下圖上）。類似于上貝氏體,，魏氏體忠的鐵素體常沿奧氏體晶面析出,，成平行線條排列，強度低,，塑性和韌性也較差。而對于扎制鋼,，其中的鐵素體和珠光體分布成具有方向性的帶狀排列（如下圖下）,，使得鋼的機械性能出現(xiàn)方向性。對于上述情況,，生產(chǎn)商常用退火和正火使晶粒細化,，消除不良組織，以提高機械性能,。

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" |/ I. M% r2 o. f2 c' ~２,。調(diào)整硬度，提高可切削性,。
對于含碳量較高的碳鋼和工具鋼,，退火處理可以得到平衡組織，硬度低,，塑性好,，切削加工性能好，利于切削和沖壓,。（一般硬度在HB180-250之間切削性好）,。而對于低碳鋼，<0.4%C,，退火后硬度過低,，比如40號鋼，退火后只有160多的硬度，塑性過大,，反而切削加工性不好,，因此可采用正火。
- }. D# q0 X1 O# {+ Q( @+ K3 n) a3,。消除偏析,，使鋼的成分均勻化。
3 Y8 h% {3 ~2 d因為退火工藝的冷卻時間長,，因此在高溫區(qū)停留時間也長,，有利于原子擴散，使得最終成分均勻化,。這種原子擴散不僅是碳的擴散,，也包括鐵原子等金屬原子。
4,。消除內(nèi)應(yīng)力,。
# {. K6 s$ j' E" c# C+ j通過退火消除的內(nèi)應(yīng)力一般為熱應(yīng)力。
6 @, H) _4 W  G5,。改善組織,，為下一次熱處理作準(zhǔn)備。
一般退火正火后的組織相對均勻,，特別是球化處理過的鋼,，在進行其他熱處理比如淬火時，加熱時碳化物易溶于奧氏體中,，縮短加熱保溫時間,，避免奧氏體長大，減小變形,。
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在進入到退火和正火工藝前,，先說一說幾個常用的字符代表的含義。
) G) o; e0 Z& n. N. J在“四火”處理中,，經(jīng)常會出現(xiàn)Ac1,，Ac3，A1,，Acm之類的字符,，這些字符代表著不同的含義。如果沒有搞明白,，很容易越看越迷糊,。以下圖為參考說明。

1 r: }! p4 K. M' R0 s- \' b2 T其中,，基本的就是A3線（GS線,，也就是鐵奧區(qū)與奧氏體區(qū)的交界線）,，Acm線（ES線，滲奧區(qū)與奧氏體區(qū)德交界線）,，A1線（PSK線,，珠光體開始轉(zhuǎn)變線）。此外,，“c"表示加熱,，"r"表示冷卻。因此,，雖然A1,，Ac1，Ar1本質(zhì)上說的是一回事,，但是因為熱滯,、冷滯現(xiàn)象，實際轉(zhuǎn)變溫度較A1線有上下波動,。因此,，這里來說，之前回復(fù)@水水5 時的解釋不夠精確,。但也請一定不要將這個現(xiàn)象解釋為”過熱度“,，因為那又是另外的概念了。另外,，從本質(zhì)上說,，過冷或者冷滯產(chǎn)生的原因在于形核，也就說,，當(dāng)沒有形核之前,，即便溫度繼續(xù)降低,，也不會出現(xiàn)結(jié)晶析出,。而熱滯，個人理解,，根本上是晶體解析平衡的問題,。也就是必須超過轉(zhuǎn)變線一定的溫度才能整體表現(xiàn)為一個解析的狀態(tài)�,；蛘哒f脫離轉(zhuǎn)變平衡態(tài),。當(dāng)然，如果哪位前輩有更準(zhǔn)確的解釋,，還希望大俠分享出來,，以正視聽。
好了,，轉(zhuǎn)回來說退火和正火工藝,。一般退火工藝分為幾種,，以下圖為參考。
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１,。完全退火,。
亞共析鋼加熱到Ac3以上20~30�贑，使成單一的奧氏體組織,，然后以及慢的速度冷卻(隨爐或者在砂,、石灰中冷卻）以獲得珠光體和鐵素體，稱為完全退火,。我們知道A3線是鐵素體+奧氏體的混合區(qū)同純奧氏體區(qū)的分界線,。因此，完全退火必須加熱到Ac3線以上,，以得到單一的奧氏體組織,。如果加熱溫度不夠，則當(dāng)存在粗大鐵素體時,，冷卻后不能西化鐵素體晶粒,，影響最終性能。如果加熱溫度過高,，則奧氏體晶粒會繼續(xù)長大,，冷卻后得到的終態(tài)鐵素體和珠光體團也粗大，同時脫碳,、氧化也嚴(yán)重,。 因此Ac3以上20~30�贑比較合適。另外,，保溫時間也很重要,，不過因為不同鋼材間的差異，這里不再延伸,，有興趣的大俠可以自行查找,，有經(jīng)驗公式，也有針對不同鋼的測定,。
1 p. {" x% F9 {4 U# W. e5 |完全退火的冷卻速度需要嚴(yán)格控制,。一般對于碳鋼以200�贑/h為宜，低合金鋼100�贑/h,，高合金鋼20~50�贑/h,。
0 O, a1 Z. }- B' _# V! c6 j完全退火適用于亞共析鋼、共析鋼,。不適用于過共析鋼,。后者在緩慢冷卻過程中會析出大量的二次滲碳體，并沿奧氏體晶界形成網(wǎng)狀滲碳體組織,，使機械性能惡化,。

% w9 h# W7 y; K% `5 e2,。不完全退火（球化退火）
區(qū)別于完全退火，不完全退火主要針對過共析鋼,，加熱到Ac1以上（也就是兩相混合區(qū)）,，保溫然后緩慢冷卻的熱處理。因此組織沒有完全奧氏體化,，故稱為不完全退火,。其目的是消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度,，提高韌性,，并使其組織中的珠光體及二次滲碳體均球化（關(guān)于球化，在后面的章節(jié)里會詳細說到,，這里不展開）,。過共析鋼在兩項區(qū)保溫冷卻時，易形成球狀（粒狀）珠光體,，而純奧氏體區(qū)保溫冷卻時形成片狀珠光體,。前者硬度低，便于加工,，而且在以后的熱處理中加熱易奧氏體化,，有利于縮短加熱時間，減小變形,。
, v( \* H7 L! J$ Y2 P$ ~' S* a. o不完全退火加熱后,，保溫時間應(yīng)稍長，因為保溫溫度低,，擴散轉(zhuǎn)變速度慢,。而冷卻時，通過Ar1時也應(yīng)特別緩慢,，以保證滲碳體的球化,。因此也成球化退火。對于一些一次球化難以達到目的的鋼,，可采用循環(huán)退火法,。
. t" f. ^5 \% l0 f8 d球化退火只適用于共析鋼和過共析鋼,。雖然亞共析鋼也有特殊情況下球化的,，但因為球化后硬度太低，不利于加工一般不采用,。
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0 y& }1 H) b( j+ f5 |# l' ~& S( F3,。擴散退火。
將鋼加熱到高溫（1050~1150�贑）保溫10~20小時,，緩慢冷卻的熱處理,。擴散退火是以奧氏體長大帶來的原子擴散均勻化為目標(biāo)的退火,。但因退火后晶粒粗大，往往需要經(jīng)過一次完全退火來細化晶粒,，提高機械性能,。主要用于合金鋼特別是高合金鋼的鋼錠和鑄件。

5 L0 U3 w% ?+ u" u1 X8 j* Z4,。等溫退火,。
* S) @1 j/ h: U) |" \等溫退火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上，保溫后較快冷卻至A1以下某一略低溫度長時間等溫,，等到珠光體轉(zhuǎn)變完全后再冷卻的熱處理,。同前面說過的過冷一樣，因為存在形核問題,，因此等溫退火的保溫溫度一定要低于A1,，一般為600~700�贑。而保溫溫度越高,，保溫時間需求越長,。此時，也可以通過激振法促進形核,，縮短保溫時間,。當(dāng)珠光體轉(zhuǎn)變完成后，可以不限速度的冷卻,，一般為空冷,。
等溫退火的優(yōu)點有。A,。時間比普通退火縮短（取決于保溫溫度）,。B�,？奢^好的控制組織與硬度,。C。工件脫碳,、氧化傾向小,。
6 Y- x- g* V$ |0 q適合于碳鋼、合金鋼,、高合金鋼等要求降低硬度的工件,。

: v. e& F) f, m5。低溫退火,。
9 m+ r8 @+ A& |: W' y0 ^低溫退火是將非淬火鋼加熱到Ac1以下（一般500~650�贑）保溫后緩冷的熱處理,。因為不發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，因此低溫退火只是消除鍛,、焊,、鑄中間的熱應(yīng)力以及冷加工中機械內(nèi)應(yīng)力,。硬度略為降低。必須強調(diào),，只針對非退火鋼,。否則便是作了回火處理。低溫退火,，其實也是現(xiàn)代短期時效的一種,。
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8 I, |3 U4 Y# {" f6。再結(jié)晶退火,。
針對經(jīng)過冷塑性變形的低碳鋼在Ac1以下,，再結(jié)晶溫度以上150~250�贑（低碳鋼的再結(jié)晶溫度為450~500�贑，因此再結(jié)晶溫度一般為600~700�贑）加熱保溫緩冷的熱處理,。目的是消除加工硬化,，恢復(fù)塑性。
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7,。正火,。
1 D, x+ u2 T& a( M8 ^- ~! |9 U正火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上30~50�贑，過共析鋼加熱到Acm以上30~50�贑保溫,，然后在靜止或者流動的空氣中冷卻的熱處理,。由于冷卻速度略高，最后組織中可以獲得較細的珠光體或者索氏體,，非共析鋼正火后的鐵素體和二次滲碳體數(shù)量也比退火狀態(tài)略少,，同時過共析鋼析出的二次滲碳體也不易形成連續(xù)網(wǎng)狀組織。
正火的應(yīng)用范圍如下：
  R! {$ O7 _5 h# J1 t  bA,。對性能不高的低碳鋼與中碳鋼零件,，正火可以作為最終熱處理，使強度提高,。
B,。對于含碳量低于0.4%的鋼，正火后切削加工性好,。
C,。對于工具鋼（過共析鋼），正火可以消除或削弱網(wǎng)狀滲碳體,，但正火后應(yīng)再進行一次不完全退火,。
- g) L2 Q5 v; W) j" ~D。對于亞共析鋼,，可以改善組織,，作為為以后淬火熱處理的準(zhǔn)備態(tài),。

好了,，就說這些,。明天開始進入”淬火“階段。感謝諸位參與
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LIAOYAO

俺早年讀這些熱處理書都是先看圖,，能記得七七八八后再看文字說明,。
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學(xué)習(xí)手段就是直接記憶

余存

菜鳥前來膜拜學(xué)校

kuailin

看過后三天就忘,，本來還記不全呢,！記下后，只能經(jīng)常溫習(xí)了,，謝謝分享,！

這樣的句點，

漲姿勢了

sxl127

受教了

sdh白癡

謝謝樓主
! t( C! d* G+ R辛苦樓主

gzzhangxuanlong

樓主說得很詳細

$ Z+ W/ a* C' R. [- J

難得迷糊87

幸苦樓主