二退火与正火课件.ppt
第二章 退火与正火退火的定义:将金属或合金加热到适当温度、保温一定时间，然后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织结构的热处理工艺。正火的定义:将钢材或钢件加热到Ac3（或Acm）以上30-50，保温适当时间后，在静止的空气中冷却，得到含有珠光体均匀组织的热处理工艺。退火工艺的主要目的：改善化学成分的偏析和组织的不均匀性减少固溶于钢中的有害气体（H2）改善锻件、轧材的切削加工性，提高塑性、降低硬度消除冷热加工中的内应力及加工硬化效应为淬火做好良好的组织准备正火工艺的主要目的：调整硬度，获得良好的切削加工性（亚共析钢）消除冷热加工中的内应力及加工硬化效应为淬火做好良好的组织准备2.1 退火工艺的分类第一类退火：均匀化退火去氢退火再结晶退火去内应力退火第二类退火：不完全退火球化退火完全退火等温退火2.2 第一类退火第一类退火的定义：不以组织转变或改变组织形态与分布为目的的退火工艺。工艺特点：第一类退火主要通过加热、保温、改变钢的热力学与动力学条件，从而使在冶金及冷热加工过程中出现的不平衡状态得到改变，使之达到或趋于平衡状态。工件通过加热到一定温度、保温停留较长时间，使其靠浓度梯度，应力梯度，界面能等，自发的由非平衡态过渡到平衡态。一、均匀化退火1、定义为了减少金属铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却以达到化学成分均匀化目的的退火工艺。2、偏析对热处理及性能的危害化学成分偏析（枝晶偏析，区域偏析）组织偏析3、均匀化退火工艺扩散退火温度的上限一般不高于平衡图上的固相线,保温时间依钢材成分，偏析程度及尺寸等因素而定,一般均匀化退火温度可以选择在高于0.8-0.9T熔点，但低于固相线，碳钢一般为1100-1200。二、去氢退火1、氢的危害溶解于固溶体中的氢是造成钢中出现白点缺陷的主要危险。2、去氢方式用退火的方法可以使固溶氢脱溶，钢中加入与氢易形成化合物的钛、锆、钒、铌、镧、铈等元素亦可使固溶氢减少。3、去氢退火工艺一般在奥氏体等温分解的过程中长期保温。对大型锻件，为锻后尽快消除白点，应冷却到珠光体转变速度最高的那个温度范围（C曲线上的“鼻尖”温度区），以尽快获得铁素体与碳化物混合组织。同时，在此温度区长时间保温或再加热到低于A1的较高温度下保温，进行脱氢处理。温度，图2-2 氢在铁中扩散系数和温度的关系-Fe-Fe10010002003004005006007008009003.53.02.52.01.51.00.50扩散系数，10-4cm2/s图2-1 氢在铁中溶解度与点阵类型的关系温度，180016001400120010008006000510152025303530252015105ppm氢的溶解度，cm3/100g15359101390三、再结晶退火1、定义经冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的退火工艺。2、再结晶退火工艺一般钢材再结晶退火温度在600-700，保温时间1-3h，空冷。图2-4 冷变形碳钢在加热时组织结构与性能的变化回复再结晶重结晶晶粒长大加热温度，T1T2(TR)T3T4A1晶粒大小变化力学性能变化冷变形组织晶粒大小残余应力%HB b四、去内应力退火1、定义为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。2、残余应力的危害残余应力的大小、分布、方向对工件的尺寸稳定性及理学性能有很重要的影响，残余拉应力是在环境介质中构成应力腐蚀破坏的重要原因。3、去内应力退火工艺去内应力退火一般可在稍高于再结晶温度下进行。钢铁材料一般在550-650，对热模具及高速钢可适当升高到650-750。为了不致在冷却时再次发生附加的残余应力，在保温后缓慢冷却到500 以下再空冷。大型件应采取更慢的冷却速度，甚至要控制为每小时若干摄氏度，待冷到300 以下才能空冷。2.3 第二类退火第二类退火的定义：通过控制加热温度、保温时间及冷却速度来改变其组织与性能的退火。第二类退火工艺基础：相变重结晶，扩散型相变加热温度、保温时间、冷却速度对退火后组织性能的影响在A1点以下奥氏体分解温度，层状P索氏体(S)粒状P混合组织AcmAC1LNGSGLNCP+S700S620640660680600750800850900950图2-5 奥氏体化温度与过冷奥氏体分解温度对1.19%C碳钢组织形态的影响（虚线NN以上析出网状碳化物）一、完全退火1、完全退火的定义 将铁基合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。2、完全退火的目的 细化晶粒 降低硬度 改善切削性能 消除内应力3、完全退火工艺 最佳温度一般选择在Ac3+2040，一般炉冷，碳钢100200/h，低合金钢50100/h，高合金钢2040/h。二、不完全退火1、不完全退火的定义 将铁基合金进行不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。2、不完全退火的目的 软化 消除内应力三、球化退火1、球化退火的定义 使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。2、球化退火的目的 提高塑性、韧性、改善切削加工性，减少热处理时的变形开裂3、球化退火适用钢种 含碳大于0.6%的各种高碳工具钢、模具钢、轴承钢等。4、球化退火工艺 1）接近Ac1长时间保温球化退火（低温退火）2）不均匀奥氏体中碳的聚集球化 3）形变球化退火 4）高温固溶淬火、高温回火球化（快速球化退火）四、等温退火 等温退火的定义 工件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度并等温保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。2.4 正火正火的定义：将钢材或钢件加热到Ac3（或Acm）以上3050，保温适当时间后，在静止的空气中冷却，得到含有珠光体的均匀组织的热处理工艺。正火目的：细化晶粒 消除内应力 消除网状碳化物（过共析钢）改善切削加工性（低碳钢）2.5 退火、正火后的组织与性能退火与正火后组织上的区别：1、珠光体片层间距2、先共析产物3、珠光体形貌4、晶粒细化2.5 退火、正火后的组织与性能退火正火后机械性能：s，b，MPa600700800900100011005004003002001006070805040302010,含碳量，wt%0.60.40.200.8正火退火,%b s2.6 退火、正火的缺陷一、硬度偏高二、过热三、球化不完全四、脱碳五、退火石墨碳
