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分析杯形冲压件再结晶退火后杯底圆弧侧晶粒异常粗大的原因，并选择合适的工艺方法消除这种现象摘要：在实际生产中， 去应力退火工艺的应用要比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切削或切割、 焊接、热处理，甚至机器零部件装配后，在不改变组织状态、保留冷作、热作或表面硬化的条件 下，对钢材或机器零部件进行较低温度的加热，以去除（全部或部分的）内应力，减小变形、开裂倾向的工艺，都可称为去应力退火。关键词：冲压件 再结晶退火 去应力退火工艺 一 分析杯底圆弧侧再结晶退火后晶粒异常粗大的原因。1.再结晶退火机理经过塑性变形后在再结晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。 2.再结晶形核与长大 形核亚晶长大形核机制（变形量较大时）亚晶合并形核亚晶界移动形核（吞并其它亚晶或变形部分）晶界凸出形核（变形量较小时）（晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向）长大驱动力：畸变能差方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触3.影响再结晶因素（1） 退火温度。温度越高，再结晶速度越大（2） 变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。 （3） 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。 4. 再结晶晶粒大小的控制（1） 变形量。存在临界变形量，生产中应避免临界变形量。（2） 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。 （3） 合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。 （4） 温度。变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。 加工率与退火温度晶粒尺寸关系如下图由上图可知杯形冲压件经过再结晶退火后，由于在杯底圆弧侧处加工时变形量大，从而导致再结晶退火后此处的晶粒比其他变形比较小的地方粗大。而由于加工后，杯形冲压零件经过很大的塑性变形，留有残余应力使组织处于亚稳态，从而降低零件的性能与使用寿命，所以得对零件退火，让其组织稳定下来，再由于当退火温度高于再结晶温度时，就会存在某些地方塑性变形量大而使晶粒异常粗大，对零件的使用性能很大影响，所以退火应在其再结晶温度下进行去应力退火。二 消除杯底圆弧侧晶粒异常粗大的工艺去应力退火1. 去应力退火概念将工件加热到一定温度(通常在相变温度或再结晶温度以下)，保温一段时间，然后缓慢冷却，以消除各种内应力的退火工艺。在 压力加工、铸造、焊接、热处理、切削加工和其他工艺过程中，制品可能产生内应力。多数情况下，在工艺过程结束后，金属内部将保留一部分残余应力。残余应力 可导致工件破裂、变形或尺寸变化，残余应力也提高金属化学活性，在残余拉应力作用下特别容易造成晶间腐蚀破裂。因此，残余应力将影响材料的使用性能或导致 工件过早失效。进行去应力退火时，金属在一定温度作用下通过内部局部塑性变形(当应力超过该温度下材料的屈服强度时)或局部的弛豫过程(当应力小于该温度下材料的屈服强度时)使残余应力松弛而达到消除的目的。在去应力退火时，工件一般缓慢加热至较低温度(灰口铸铁为500550，钢为500650，有色金属合金冲压件为再结晶开始温度以下)，保持一段时间后，缓慢冷却，以防止产生新的残余应力。去应力退火并不能完全消除工件内部的残余应力，而只是大部分消除。要使残余应力彻底消除，需将工件加热至更高温度。在这种条件下，可能会带来其他组织变化，危及材料的使用性能。2.去应力退火机理去应力退火也叫高温回火，其内部显微组织结构变化为多边化（亚晶粒）位错攀移（滑移）位错垂直排列（亚晶界）弹性畸变能降低3.去应力退火温度和时间的确定去应力退火温度和时间一般根据零件的化学组成，零件尺寸，零件的塑性变形程度，使用环境等来决定。一般来说，温度越高去除应力所用的时间越短，应力被去除越干净，但材料的硬度和强度会随着温度提高而降低。碳钢及低合金钢：550-650度高合金钢：600-750度加热速度：100-150度/小时每毫米厚度的保温时间：3-5分钟冷却速度：50-100度/小时对薄壁工件、易变形的焊接件，退火温度应低于下限低温时效用于工件的半加工之后（如粗加工或第一次精加工之后），一般采用较低的温度。去应力退火工艺曲线如下表C 去应力退火工艺及低温时效工艺 消除工件的残余应力，不仅要有一定的温度，而且需要足够的保温时间使局部塑性变形和应力释放过程得以完成。保温时间根据厚度来推荐最小保温时问。如钢材Q235和Q345，当650mm时，保温时间为(825)h，但14h；当650ram时，保温时间为(150+)looh。这都是最小保温时间，实际保温时间常大于此计算值。因我公司结构件壁厚较大，我们一般保温35h，以保证能充分消除残余应力。下图表明了退火温度和保温时间与消除应力之问的关系。退火温度和保温时问与消除应力的关系由上图可以发现这样的规律： 在相同的保温时间下，温度越高，残余应力消除越快。 在保温开始时，残余应力急剧下降，温度越高，表现越明显。这是因为在开始保温时，焊接接头的残余应力最高。当温度越高，局部越易产生塑性变形之故。在一定保温温度下，残余应力开始迅速降低。达到一定幅值时，延长保温时问，残余应力几乎保持不变。这是因为随着保温时间的增加，残余应力逐渐降低，应力降低到一定程度时，已不足以使金属发生局部塑性变形，残余应力就保留在最低值了。研究表明，在450退火只有50 的应力得到消除，而要使内应力完全消除，6o0qC需15h，650C只需1h。因此，在保证质量的前提下，可适当提高保温温度，缩短保温时间，降低成本，提高设备的使用效率。加热和冷却速度加热和冷却速度自然是越慢越好，但这样会增加生产成本，延长生产周期。冷却速度过快，又会因工件不同截面处温差过大而产生新的附加应力。尤其是壁厚越大，温差越大，所以要求加热(或冷却)速度越慢越好。在加热(或冷却)过程中，一般在400 以上温度范围内，应控制加热(或冷却)速度。加热速度 ，应满足下列要求： ，220256(厚度 ，且最大不超过220h；冷却速度尺 应满足下列要求：R，27525S，且最大不超过275h。在实际生产中，应视工件的几何尺寸、材质等具体情况，对加热和冷却速度做适当调整。我们一般将加热(或冷却)速度控制在5080h是比较合理的。4.装炉和出炉温度工件由室温随炉升温到保温温度，或随炉降温至室温，这对去除残余应力自然最好。特别是出炉温度，有学者认为保温后直接空冷，也有同行认为应缓冷到500以下出炉空冷。一般情况下，被加热工件入炉或出炉时的炉内温度不得400。但对壁厚悬殊较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高和残余应力值要求较低的被加热工件，在装炉或出炉时的炉内温度一般3000C。我公司目前采用200左右装炉，300出炉的工艺。 参考文献1 沈承金，王晓红等.材料热处理与表面工程M.徐州 中国矿业大学出版社 2011:164-1652 刘智恩.材料科学基础M.西安 西北工业大学出版社 2007:248-2813 刘永刚，李显等.焊接后去应力退火的机理及应用J.西安 机械工人 20094 翟启杰 铸造合金去应力退火温度的确定J.北京 金属热处理 1996 5朱伏先，等焊接异型钢管的生产现状及发展前景