常用的钢热处理工艺

原标题：常用的钢热处理工艺

热处理工艺是指通过加热、保温和冷却来改变材料组织以获得所需的性能的方法。根据钢在加热和冷却过程中的组织和性能变化规律，热处理工艺分为退火、正火、坠火、回火和化学热处理。

退火

将钢或钢加热到适当的温度，保温一段时间后慢慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺，称为钢退火。

根据钢的成分和目的，退火分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火和扩散退火（均匀退火）等。在机械零件、工具、模具的制造过程中，退火通常作为热处理工艺，安排在铸造或锻造、粗切割前，消除前一工艺造成的一些缺陷，为后续工艺做准备。

(1)完全退火和不完全退火 完全退火，又称重结晶退火，是将钢加热到Ac3 (30~50)℃，保温后在炉内缓慢冷却的工艺方法。实际操作时，随炉缓慢冷却至500~600℃在空气中冷却(图6-20中的虚线)，也可埋在砂石灰中冷却。缓慢的冷却速度是为了确保奥氏体在珠光体上部转化，因此完全退火的组织接近Fe-Fe3C平衡组织(铁素体) 珠光体）。

完全退火主要用于铸造、锻造和热轧型材的各种亚分析成分，有时也用于焊接结构，通常作为一些不重要部件的更终热处理，或作为一些重要部件的热处理，目的是细化组织，降低硬度，提高加工能力，消除内应力。

不完全退火将钢加热到临界点Ac1 (30-50)℃，保温后缓慢冷却的方法。主要目的是降低硬度，提高加工性，消除内应力。其优点是加热温度低，热能消耗少，工艺成本降低。

(2)等温退火 加热钢件Ac3 (30-50)℃(亚Ac1 (20-40)℃保温一段时间后，冷却略低于Ar等温转换在一定温度下获得珠光体组织，然后在空气中冷却，称为等温退火，如图所示。

等温退火用于中碳合金钢、低碳合金钢和一些高合金钢的大型铸造锻件和冲压件。其目的与完全退火相同，组织和硬度更均匀，可有效缩短退火时间。特别是对于一些奥氏体稳定的合金钢，完全退火通常需要几十个小时甚至几天。因此，等温退火通常用于生产，而不是完全退火。

(3)球化退火 球化退火加热过分析钢Ac1 (10-20)℃。保温一段时间后，以适当的方式冷却，使钢中的碳化物球形化。用于共析钢和共析钢的锻轧件，以及制造工具、量具、模具等结构钢的冷挤压件。其目的是降低硬度，提高加工能力，改善组织，提高塑性等。热轧锻造后，珠光体呈片状，有二次渗碳体，不仅增加了钢的硬度，而且在火灾过程中容易变形和开裂。如果片状渗碳体变成球体，其加工能力将大大提高。

当加热超过Ac很快，渗碳体开始溶解，但不完全溶解。此时，渗碳片逐渐断裂成许多小链或点状渗碳体；在随后的冷却和等温过程中，这些小渗碳点成为核心，形成颗粒状渗碳体。

若球化前有严重的网状渗碳体，应先用正火消除网状渗碳体，获得伪共析组织。

近年来，球化退火在亚共析钢中的应用取得了更佳的塑性和低硬度，极大地有利于冷挤压、冷拉和冷冲压的形成。

(4)应力退火 去应力退火是将钢加热到Ac1以下（

钢通常会慢慢加热到600-650℃，保温一定时间(一般3)min/mm计算)，然后随炉慢慢冷却（≤100℃/h)至200℃出炉。

去应力退火时组织不变，残余应力消除主要在500~650℃在保温后的缓冷过程中实现塑性变形或蠕变变形引起的应力松弛。

当然，如果采用较高的温度退火（如完全退火），应力会更彻底地消除，但会导致严重的氧化脱碳和高温变形。因此，低温退火通常用于消除应力。

当一般大型焊接结构件无法安装和退火时，可采用火焰和感应加热方法对焊缝影响区进行局部应力退火。

(5)扩散退火(均匀退火)扩散退火又称均匀退火，主要用于消除枝晶偏析，使成分均匀化。

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