奥氏体不锈钢焊件焊后如何进行表面处理

1、奥氏体不锈钢焊件焊后如何进行表面处理？为增加奥氏体不锈钢焊件的耐腐蚀性，焊后表面应进行处理，处理的方法是抛光和钝化。一、表面抛光不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等，在介质中会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光，就能提高其耐腐蚀的能力，表面粗糙度越细，耐腐蚀性能就越好。因为粗糙度细的焊 件表面能产生一层致密、均匀的氧化膜，保护内部金属不再受到氧化和腐蚀。二、钝化处理钝化处理是在不锈钢的表面人工地形成一层氧化膜，以增加其耐腐蚀性。钝化处理的流程为：焊件表面清理和修补T酸洗T水洗和中和T钝化T水洗和吹干。处理前先对焊件进行表面清理和修补，将表面损伤的地方修补好，用手提砂轮磨光，最后把焊缝上的渣打

2、壳和近旁的飞溅物清除干净。酸洗的目的是去除氧化皮。因为经热加工的不锈钢（如热压的封头）及焊接热影响区都会 产生一层氧化皮，影响其耐腐蚀性。酸洗有酸液酸洗和酸膏酸洗两种方法。浸洗酸液配方：硝酸（密度1.42g/cm3）的质量分数为 20%氢氟酸5%其余为水，酸洗温度为室温。刷洗酸液配方：盐酸 50%水 50%酸膏配方：盐酸（密度1.19g/cm3） 20mL水100mL硝酸（密度 1.42g/cm3） 30M1、膨润土 150g。浸洗法适用于较小的 设备和零件。浸洗时，将设备和部件浸没在酸洗液里2545mi n,取出后用清水冲净。刷洗法适用于大设备，用刷子蘸取酸洗液刷洗，至U呈白亮色为止，再用清

3、水 冲净。钝化是在酸洗后进行。钝化液的配方为：硝酸5mL重铬酸钾1g、水95mL处理温度为室温，处理时间1h。处理方法是将钝化液在焊件表面揩一遍，保持1h后再用冷水冲，用布仔细擦洗，最后用热水冲洗干净，并将其吹干。经钝化处理后的不锈钢，外表全部呈银白色，具有较高的耐腐蚀性。稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固溶处理后，将钢加热到850880 C保温后空冷，此时Cr的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在 冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。是针对含Ti或Nb的奥氏体不锈钢而言的。一般在奥氏体不锈钢中加入与C的亲和力

4、较大的 Ti或Nb，从而消除晶界的贫 Cr区，避免晶间腐蚀的发生。但奥氏体不锈钢经过固溶处理（目的是形成均一的奥氏体组织，从而提高不锈钢的耐酸蚀能力）后，Ti或Nb和Cr都溶入了奥氏体中，以后在经受400-800 C温度范围内的加热后，因为Ti或Nb的含量很少，而且扩散速度又慢， 所以Cr碳化物的析出仍然优先，所以Ti和Nb起不到防止贫Cr的作用。因此一般进行稳定化处理，就是在固溶处理后进行一次类似正火的处理，温度需要在Cr碳化物的溶解温度之上，Ti或Nb碳化物的溶解温度之下， 而且又是Ti或Nb析出强烈的温度范围。酸洗、钝化也称化学清洗，是化学清洗技术中的一个重要分支。它是采用以酸（无机酸或

5、有机酸）为主剂组成的酸洗剂对覆盖于金属材料、设备、管道等表面的氧化皮（也称轧制鳞皮）、铁锈、焊渣、表面防护涂层等，通过化学和电化学的反应，使其溶解、剥离。并随即进行表面钝 化，使金属基体表面形成一层良好的防腐保护膜的一种表面处理技术。酸洗、钝化清洗技术由 于清洗速度快、清洗效果好，并且较易于操作控制目前已被广泛应用于冶金、机械、石油、化 工、热工动力、建材、军工等各类工业领域，并已发展成为一门行业技术。为保证化工装置的试车和生产正常进行，化工装置中的许多设备和管道都需在吹扫或冲洗前先进行酸洗、钝化，如大型蒸汽发生锅炉（含废热锅炉），高、中压蒸汽和锅炉系统给水管网，石化装置中芳烃抽提、吸附分离系

6、统的设备、管网、蒸汽透平离心压缩机的蒸汽进汽管道和工艺 气的进气管线，合成氨装置净化系统的绕管换热器，氧气输送管线以及大型高速透平机械的润 滑油系统等。它们中有的是整个系统，有的是其间部分设备管道，都需在安装检验合格后，采 用酸洗、钝化的这种方法以清除其内表面的各种锈垢物。实践证明，对这类设备、管道如果启 用前不进行酸洗、钝化，或清洗达不到要求，都必将对试车或以后的生产运行带来十分严重的 恶劣后果。酸洗、钝化清洗技术不仅用于化工装置开工前清除设备、管道中有碍试车和运行等的锈垢附着 物，而且也是用于定期清除蒸汽发生系统、化工过程中冷换设备等生产中形成的积垢，保证装 置安全生产和节能降耗等的最常用

7、和有效的方法。酸洗、钝化的清洗技术包罗范围广、发展迅 速。各不同行业，不同清洗对象都有各自不同的特点和清洗要求。本章仅以化工装置，并且主 要是仅对新建装置或新安装的设备、管道等在原始启动前，通常采用的酸洗、钝化技术和操作 方法予以介绍。酸洗与钝化的化学反应原理一、酸洗、钝化清洗技术的工艺程序酸洗、钝化的清洗作业因现场被清洗设备、管道的材质、锈垢等附着物的性质和使用要求等的 不同，而有不同的清洗配方和工艺条件。但其工艺程序和清洗原理一般是相同的，即由水冲洗去除泥砂、灰尘；碱洗去油脂和碱溶物；水冲洗置换；酸洗去除氧化鳞皮和锈垢 ；水冲洗置换 和漂洗；钝化保护；过程的残液处理等7个部分组成。上述程序

8、中，碱洗、酸洗、钝化是三个 主要环节，而酸洗是整个清洗作业的核心。水冲洗等作为主要环节的过渡措施和残液处理也是 十分重要和必不可少。为了安全和正确地使用酸洗、钝化技术，本节将简述碱洗、酸洗、钝化 三个主要环节的作用和化学反应原理。二、碱洗的作用和化学反应原理碱洗是利用碱洗液中的碱和表面活性剂等化学物质与附于设备、管道表面的油脂、垢层及碱溶 物等的化学和物理作用，达到脱脂和松动垢层，清除垢层中部分碱溶物质，是酸洗作业取得良 好效果的必要先行步骤。碱洗去除油脂适用于黑色金属和不溶于碱的金属，如钢铁、铸铁、镍、 铜等的材料设备。金属表面的油脂由于采用种类及涂敷保护方式等的不同，性能也不一样，但 基本

9、上可为两类：一类是可皂化性的动植物油脂、另一类是非皂化性的矿物油脂。这两类油脂 都需在碱洗时清洗下来。不锈钢酸洗钝化原理和钝化的方法与工艺1不锈钢酸洗钝化的必要性：奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加工性能。因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的在于防腐防锈。 不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果钝化膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查 （如探伤、耐压试验）及施工标记等过程中带来 表面油污、铁锈、非

10、金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能（包括点蚀、缝隙腐蚀），甚至会导致应力腐蚀破裂。不锈钢表面清洗、酸洗与钝化，除最大限度提高耐蚀性外，还有防止产品污染与获得美观的作 用。在GBI50 1998钢制压力容器规定，“有防腐要求的不锈钢及复合钢板制造的容器的表面应进行酸洗钝化”。这一规定是针对石油化工中使用的压力容器而言的，因为这些设备用于直接与腐蚀介质相接触的场合，从保证耐蚀耐蚀性出发，提出酸洗钝化是必要的。对其他工业部门，如并非出于防腐目的， 仅基于清洁与美观要求， 而采用不锈钢

11、材判的则无需酸洗 钝化。但对不锈钢设备的焊缝还需要进行酸洗钝化。对核工程、某些化工装置及其它使用要求严格的，除酸洗钝化外，还要采用高纯度介质进行最终精细清洗或进行机械、化学与电解抛光等精整处理。2 不锈钢酸洗钝化原理不锈钢的抗腐蚀性能主要是由于表面覆盖着一层极薄的（约 1nm）致密的钝化膜，这层膜1n腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而 是形成扩散的阻挡层， 使阳极反应速度大大降低。通常在有还原剂（如氯离子）情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂（如空气）存在时能保持或修复膜。不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻

12、底清洗，包括碱洗与酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10卩m厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜的电位可达+1. 0V（SCE）,接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性，如通过电化学改性处理，可使钝化膜

13、具有多层结构，在阻挡层形成CrO 3或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢能发挥最 大的耐蚀性。国内外学者对不锈钢钝化膜的生成进行了大量研究。以近几年北京科大对316L钢钝化膜光电子能谱（xps）研究为例作简述1。不锈钢钝化是表面层由于某种原因溶解与水分子的吸附， 在氧化剂的催化作用下，形成氧化物与氢氧化物，并与组成不锈钢的Cr、Ni、M（元素发生转换反应，最终形成稳定的成相膜，阻止了膜的破坏与腐蚀的发生。其反应历程为：Fe - H20+O矩FeOH O*ad+H+eFeOH O*ad 沁FeO - O*ad+H+eFeO - O*ad+H28 FeOOH+O*H+eFeO O*ad F

14、eO+O*FeOOH+Cr+H2OCrOOH+Fe H202FeOOH Fe203+H202CrOOI4 Cr203+H20MO+3FeO+3H2OIOO3+3Fe H2ONi+FeO+2H2&NiO+Fe H20（其中Os表示钝化过程中的催化剂，且在钝化过程中浓度不变，ad表示吸附中间体。）page可见，316L钝化膜最表层存在 Fe2O3 Fe（OH）3 或丫 -FeOOH Cr203、CrOO或Cr（OH）3、MO 以MO形式存在，钝化膜主要成分为CrO3 Fe衍NiO。3不锈钢酸洗钝化的方法与工艺31酸洗钝化处理方法比较 不锈钢设备与零部件酸洗钝化处理根据操作不同育多种方法，其

15、适用范围与特点见表1。表 1 不锈钢酸洗钝化方法比较方法 适用范围 优缺点浸渍法 用于可放入酸洗槽或钝化槽的零部件， 但不适于大设备 酸洗液可较长时间使用， 生产 效率较高、成本低；大容积设备充满酸液浸渍耗液太大涂刷法 适用于大型设备内处表面及局部处理 物工操作、劳动条件差、酸液无法回收膏剂法 用于安装或检修现场，尤其用于焊接部处理 手工操作、劳动条件差、生产成本高 喷淋法 用于安装现场，大型容器内壁 用液量低、费用少、速度快，但需配置喷枪及扦环系统 循环法 用于大型设备，如换热器、管壳处理 施工方便，酸液可回用，俚需配管与泵连接循环 系统电化学法 既可用于零部件， 又可用电刷法对现场设备表面

16、处理 技术较复杂， 需直流电源或恒 电位仪32酸洗钝化处理配方举例321一般处理2根据ASTMA381999,仅以 300系列不锈钢为例，（1）酸洗药剂HNO3%25% +HF0 5%8% （体积分数）;温度2160C；时间按需要；或药剂柠檬酸铵 5%10%（质量分数）；温度4971C ；时间1060min。（2）钝化药剂HNO32%50% （体积分数）;温度4971C ；时间1030min；或温度2l38C；时间3060min；或药剂 HNO32% 50% +Na2Cr207H202% 6 % （质量分数）； 温度4954C； 时间1530min；或温度2138C；时间3060min。（3）

17、除鳞酸洗药剂H2SO4%11% （体积分数）；温度6682C；6寸间545min；及药剂HNO3%25% +HF 0. 5%8% （体积分数）；温度2160C；或HN03僞25% +HFI% 8% （体积分数）。322膏剂法处理（1 ）以广州石化尿素不锈钢新设备内表面焊缝及母材钝化和维修表面打磨焊缝的局部钝化为例3酸洗膏：25% HN0+%HF+7I%冷凝 水（体积分数）与BaSO,调至糊状。钝化膏：30% HN03或 25% HN03+%（质量分数）K2Cr207 与BaS07调至糊状。涂覆表面530min,用冷凝水冲洗至pH=7,对单台设备也可采用喷洒双氧水的化学钝化法。（2）以上海大明铁

18、工厂专利m为例。酸洗钝化膏：HN03%14% （作钝化剂）;HFIO%15% （作腐蚀剂）;硬月S酸镁2. 2%2. 7%（作增稠剂）硝酸镁 60% 70% （作填料，提高粘附力与渗透性 ）； page多聚磷酸钠 2. 3%2. 8%（作缓蚀剂）；水（调节粘度）。3. 2. 3 电化学法处理以厦门大学专利 5 为例，其处理方法是：将待处理的不锈钢工件作阳极，控制恒电位进行阳 极化处理， 或者将不锈钢工件先作阴极， 控制恒电位进行阴极化处理， 再将不锈钢工件作阳极， 控制恒电位进行阳极化处理， 并继续改变其恒电位进行钝化处理， 电解质溶液均采用 HN03。 经 这样处理后，不锈钢钝化膜性质得到改

19、善，耐蚀性能大大提高。点蚀临界电位 （Eb） 提高约 1000mV在 3% NaC中），抗均匀腐蚀性能提高三个数量级（在 45C的20%30% H2S04中）。4. 不锈钢酸洗钝化的应用范围4.1不锈钢设备制造过程中的酸洗钝化处理4. 1. 1切削加工后的清洗及酸洗钝化 6不锈钢工件经切削加工后表面上通常会残留铁屑、 钢末及冷却乳液等污物， 会使不锈钢表面出 现污斑与生锈，因此应进行脱脂除油，再用硝酸清洗，既去除了铁屑钢末，又进行了钝化。4. 1. 2焊接前后的清洗及酸洗钝化 7由于油脂是氢的来源，在没有清除油脂的焊缝中会形成气孑L,而低熔点金属污染（如富锌漆）焊接后会造成开裂，所以不锈钢焊前

20、必须将坡口及两侧20m内的表面清理干净，油污可用丙酮擦洗，油漆锈迹应先用砂布或不锈钢丝刷清除，再用丙酮擦净。不锈钢设备制造无论采用何种焊接技术,焊后均要清洗,所有焊渣、飞溅物、污点与氧化色等 均要除掉,清除方法包括机械清洗与化学清洗。机械清洗有打磨、抛光与喷砂喷丸等,应避免 使用碳钢刷子，以防表面生锈。为取得最好的抗腐蚀性能，可将其浸泡在HNO3 和HF的混液中，或采用酸洗钝化膏。实际上常 4锎 1械清洗与化学清洗结合起来应用。413锻铸件的清洗 6 经锻铸等热加工后的不锈钢工件， 表面往往有一层氧化皮、 润滑剂或氧化物污染， 污染物包括 石墨、二硫化钼与二氧化碳等。应通过喷丸处理、盐浴处理以

21、及多道酸洗处理。如美国不锈钢 涡轮机叶片处理工艺为：盐浴(10min) t水淬(2 . 5min)宀硫酸洗(2min)宀冷水洗(2min)宀碱性高锰酸盐浴(10min)亠冷 水洗(2min) t硫酸洗(1rain) t冷水洗(1min) t硝酸洗(1 . 5min) t冷水洗(1min) t热水洗 (1min) t空气干燥。42新装置投产前的酸洗钝化处理许多大型化工、 化纤、 化肥等装置的不锈钢设备与管道在投产开工前要求进行酸洗钝化。虽然设备在制造厂已进行过酸洗，去除了焊渣与氧化皮，但在存放、运输、安装过程中又难免造成 油脂、泥砂、铁锈等的污染， 为确保装置与设备试车产品 (尤其是化工中间体及

22、精制品 )的质量 能够达到要求，保证一次试车成功，必须进行酸洗钝化。如 H2O2 生产装置不锈钢设备与管道， 投产前必须进行清洗， 否则若有污物重金属离子会使催化剂中毒。另外， 如金属表面有油脂与游离铁离子等会造成 H2O2 的分解，剧烈放出大量热，引发着火，甚至爆炸。同样对氧气管道 来说存在微量油污与金属微粒也可能产生火花而发生严重后果。43现场检修中的酸洗钝化处理在精制对苯二甲酸(PTA)，聚乙烯醇(PVA),腈纶，醋酸等生产装置的设备材料中，大量使用奥氏体不锈钢316L、317、304L,由于物料都含有Cl-、Br-、SCN-、甲酸等有害离子，或由于 污垢、物料结聚，会对设备产生点蚀、缝

23、隙腐蚀与焊缝腐蚀。在停车检修时可以对设备或部件 进行全面或局部酸洗钝化处理，修复其钝化膜，以防局部腐蚀扩展。如上海石化PTA装置干燥机的不锈钢管子更新检修及腈纶装置的不锈钢换热器检修等均进行过酸洗钝化。44在役设备除垢清洗 石油化工装置中的不锈钢设备，尤其是换热器，经一定时间运行后，内壁会沉积各种污垢，如 碳酸盐垢、硫酸盐垢、硅酸盐垢、氧化铁垢、有机物垢、催化剂垢等，影响了换热效果，并且 会造成垢下腐蚀。需要选择合适的清洗剂进行除垢，可采用硝酸、硝酸+氢氟酸、硫酸、柠檬page酸、EDTA水基清洗剂等，并添加适量的缓蚀剂。除垢清洗后，如需要可再进行钝。化 处理。如上海石化PTA醋酸、腈纶等装置

24、的不锈钢换热器均进行过除垢清洗。5. 不锈钢酸洗钝化的注意事项5.1酸洗钝化的前处理 不锈钢工件酸洗钝化前如有表面污物等， 应通过机械清洗， 然后除油脱脂。 如果酸洗液与钝化 液不能去除油脂， 表面存在油脂会影响酸洗钝化的质量， 为此除油脱脂不能省略， 可以采用碱 液、乳化剂、有机溶剂与蒸汽等进行。5.2酸洗液及冲洗水中 Cl- 的控制某些不锈钢酸洗液或酸洗膏采用加入盐酸、 高氯酸， 三氯化铁与氯化钠等含氯离子的侵蚀介质 作为主剂或助剂去除表面氧化层， 除油脂用三氯乙烯等含氯有机溶剂， 从防止应力腐蚀破裂来 说是不太适宜的。 此外， 对初步冲洗用水可采用工业水， 但对最终清洗用水要求严格控制卤

25、化 物含量。通常采用去离子水。如石化奥氏体不锈钢压力容器进行水压试验用水，控制C1-含量不超过25mg/L,如无法达到这一要求，在水中可加入硝酸钠处理，使其达到要求，C1-含量超标，会破坏不锈钢的钝化膜，是点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂等的根源。53酸洗钝化操作中的工艺控制 硝酸溶液单独用于清除游离铁和其它金属污物是有效的，但对清除氧化铁皮，厚的腐蚀产物， 回火膜等无效，一般应采用HN03+H溶液，为了方便与操作安全，可用氟化物代替 HF2。单独 HN03溶液可不加缓蚀剂， 但HN03+H酸洗时，需要加Lan-826。使用HN03+H酸洗，为防止腐蚀， 浓度应保持5:1的比例。温度应低于 49C

26、，如过高，HF会挥发。对钝化液，HN03控制在20% 50%之间，根据电化学测试，HNO3浓度小于20%处理的钝化 膜质量不稳定，易产生点蚀8，但HN03浓度也不宜大于 50%，要防止过钝化。 用一步法处理除油酸洗钝化， 虽然操作简便，节省工时，但该酸洗钝化液 （膏）中会有侵蚀性 HF， 因此其最终保护膜质量不如多步法。酸洗过程中允许在一定范围内调整酸的浓度、温度与接触时间。随着酸洗液使用时间的增长， 必须注意酸浓度和金属离子浓度的变化，应注意避免过酸洗，钛离子浓度应小于2%，否则会导致严重的点蚀。一般来说，提高酸洗温度会加速与改善清洗作用， 但也可能增加表面污染或 损坏的危险。54不锈钢敏化

27、条件下酸洗的控制 2某些不锈钢由于不良热处理或焊接造成敏化，采用HN0&HF洗可能会产生晶间腐蚀，由晶间腐蚀引起的裂缝在运行时，或清洗时，或随后加工中，能够浓缩卤化物，而引起应力腐蚀。这些 敏化不锈钢一般不宜用HN03+H溶液除鳞或酸洗。在焊后如必须进行这种酸洗，应采用超低碳 或稳定化的不锈钢。55不锈钢与碳钢组合件的酸洗对不锈钢与碳钢组合件 （如换热器中不锈钢管子、管板与碳钢壳体 ），酸洗钝化若采用 HN03 或 HNO3+H会严重腐蚀碳钢， 这时应添加合适的缓蚀剂如Lan-826。当不锈钢与碳钢组合件在敏化 状态下，不能用HN03+H酸洗时，可采用羟基乙酸（2 %）+甲酸（2 %）

28、+缓蚀剂，温度93C，时间6h或EDT铵基中性溶液+缓蚀剂，温度：121C，时间：6h,随后用热水冲洗并浸入10mg/L氢氧化铵+100mg L联氨中3。56酸洗钝化的后处理不锈钢工件经酸洗和水冲洗后， 可用含10% （质量分数）NaOH+% （质量分数）KMnO4的碱1生高 锰酸盐溶液在7182C中浸泡560min,以去除酸洗残渣，然后用水彻底冲洗，并进行干燥。 不锈钢表面经酸洗钝化后出现花斑或污斑， 可用新鲜钝化液或较高浓度的硝酸擦洗而消除。 最 终酸洗钝化的不锈钢设备或部件应注意保护, 可用聚乙烯薄膜覆盖或包扎, 避免异金属与非金 属接触。对酸性与钝化废液的处理,应符合国家环保排放规定。

29、如对含氟废水可加石灰乳或氯化钙处理。 钝化液尽可能不用重铬酸盐,如有含铬废水,可加硫酸亚铁还原处理。酸洗可能引起马氏体不锈钢氢脆，如需要可通过热处理去氧（加热至200C保温一段时间）。6不锈钢酸洗钝化质量检验 8 由于化学检验会破坏产品的钝化膜,通常在样板上进行检验。方法举例如下：(1) 硫酸铜滴定检验用8gCuS04+500mLH20+23mLH2S04溶液滴入样板表面，保持湿态，如6min内不出现铜的析出为合格。(2) 高铁氰化钾滴定检验用2mLHCI+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH2溶液滴在样板表面，通过生成蓝色斑点的多少及出 现时间的长短来鉴定钝化膜质量的好坏。退

30、火annealing将金属缓慢加热到一定温度， 保持足够时间， 然后以适宜速度冷却 （通常是缓慢冷却， 有时是控制冷却 ）的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的 材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的 物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、 球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热 温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图1 ）。各种钢 （包括碳素钢及合金钢 ） 的退火温

31、度， 视具体退火目的的不同而在各该钢种的 Ac3 以上、 Ac1 以上或以下的某一温度。 各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、 固溶度线温度以上或以下的某一温度。重结晶退火 应用于平衡加热和冷却时有固态相变（重结晶 ）发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加 热和冷却过程中各发生一次相变重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到 Ac3 （亚共析钢）或 Ac1 （共析钢或过共析钢）以上 3050 C,保持适当时间，然后缓慢冷却下 来。通过加热过程中发生的珠

32、光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体）转变为奥氏体（第一回相变重结晶）以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结晶，形成晶粒 较细、片层较厚、组织均匀的珠光体（或者还有先共析铁素体或渗碳体） 。退火温度在 Ac3以上（亚共析钢）使钢发生完全的重结晶者，称为完全退火，退火温度在Ac1 与 Ac3 之间 （亚共析钢 ）或 Ac1 与 Acm 之间（过共析钢）,使钢发生部分的重结晶者,称为不完全退火。前者主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除组织缺陷（如魏氏组织、带 状组织等），使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性。后者主要用于中碳和高 碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧

33、后的冷却速度较大时，形成的珠 光体较细、硬度较高；若停锻、停轧温度过低，钢件中还有大的内应力。此时可用不完 全退火代替完全退火，使珠光体发生重结晶,晶粒变细，同时也降低硬度，消除内应力,改善被切削性。 此外 ,退火温度在 Ac1 与 Acm 之间的过共析钢球化退火,也是不完全退火。重结晶退火也用于非铁合金，例如钛合金于加热和冷却时发生同素异构转变，低温为a相（密排六方结构），高温为 b相（体心立方结构），其中间是a+忙两相区，即相变温度区间。为了得到接近平衡的室温稳定组织和细化晶粒，也进行重结晶退火，即缓 慢加热到高于相变温度区间不多的温度，保温适当时间， 使合金转变为B相的细小晶粒；然后缓慢

34、冷却下来，使B相再转变为 a相或a+ B两相的细小晶粒。等温退火 应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。对钢来 说，是缓慢加热到 Ac3 （亚共析钢）或 Ac1 （共析钢和过共析钢）以上不多的温度，保 温一段时间 ,使钢奥氏体化 ,然后迅速移入温度在 A1 以下不多的另一炉内，等温保持直到 奥氏体全部转变为片层状珠光体（亚共析钢还有先共析铁素体；过共析钢还有先共析渗 碳体）为止，最后以任意速度冷却下来（通常是出炉在空气中冷却 ）。等温保持的大致温度范围在所处理钢种的等温转变图上A1 至珠光体转变鼻尖温度这一区间之内（见过冷奥氏体转变图 ）；具体温度和时间，主要根据退火后所要求

35、的硬度来确定（图2 ）。等温温度不可过低或过高，过低则退火后硬度偏高；过高则等温保持时间需要延长。钢的等温 退火的目的， 与重结晶退火基本相同,但工艺操作和所需设备都比较复杂,所以通常主要是应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变相当缓慢的合金钢。后者若采用重结晶 退火方法，往往需要数十小时，很不经济；采用等温退火则能大大缩短生产周期，并能 使整个工件获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来用。例如 ,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时，当心部转变为马氏体之时，在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹；若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程中放入700 C左右的等温炉内，保持等温直到珠光体相变完成后，再出炉空冷，则可免生裂纹。含B相稳定化元素较高的钛合金，其B相相当稳定，容易被过冷。过冷的B相，其等温转变动力学曲线（图3）与钢的过冷奥氏体等温转变图相似。为了缩短重结晶退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织，亦可采用等温退火。均匀化退火 亦称扩散退火。应用于钢及非铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合 金等）的铸锭或铸件的一种退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下 的某一较高温度 ,长时间保温 ,然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发生