完全退火、不完全退火与去应力退火

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程完全退火、不完全退火与去应力退火主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院完全退火、不完全退火与去应力退火一、完全退火将金属及其合金加热、保温和冷却，使其组织结构达到或接近平衡状态的热处理工艺称为退火或正火。退火一般是在炉内缓冷，正火般是空冷。主要应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程中产生的缺陷，并为以后的机械加工及热处理准备良好的组织状态。因此，通常把退火及正火称为预先热处理。此外，通过正火可以细化组织，适当提高强度，也可作为某些钢件的最后热处理工艺。1. 完全退火定义完全退火是将钢件或各种机械零件加热到临界点Ac3

2、以上的适当温度、在炉内保温缓慢逐渐冷却的工艺方法。其目的是为了细化组织、降低硬度、改善机械切削加工性能及去除内应力。2. 完全退火工艺完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸钢件、焊接件、轧制件等。（1）工件装炉一般中、小件均可直接装入退火温度的炉内，亦可低温装炉随炉升温。（2）保温时间保温时间是指从炉子仪表到达规定退火加热温度开始计算至工件在炉内停止加热开始降温时的全部时间。工件堆装时，主要根据装炉情况估定，一般取23h。（3）工件冷却保温完成后，一般停电（火），停止加热，关闭炉门逐渐缓冷至500即可出炉空冷。对某些合金元素含量较高、按上述方式冷却后硬度仍然偏高的工件，可采用等温冷却方法，即在6

3、50附近保温24h后再炉冷至500。二、不完全退火将金属及其合金加热、保温和冷却，使其组织结构达到或接近平衡状态的热处理工艺称为退火或正火。退火一般是在炉内缓冷，正火般是空冷。主要应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程中产生的缺陷，并为以后的机械加工及热处理准备良好的组织状态。因此，通常把退火及正火称为预先热处理。此外，通过正火可以细化组织，适当提高强度，也可作为某些钢件的最后热处理工艺。1. 不完全退火定义不完全退火又叫不完全结晶退火。是将钢加热到Ac1与Ac3或Ac1与Acm之间某一温度，保温后缓慢冷却下来，使钢组织发生不完全重结晶的一个过程。2. 不完全退火应用不完全

4、退火可用于亚共析钢，也可用于过共钢。特点是退火后珠光体的渗碳体成球状，这种不完全退火又称为球化退火。对于亚共析钢来说不完全退火常由于以下情况：（1）改善切削加工性能，这类退火主要应用于锻后的结构件，尤其是含碳量较高的结构件，由于锻后珠光体过细，硬度偏高难于切削。（2）改善冷变形性能的球退，这类退火用于需冷性变形的亚共析钢。三、去应力退火工件中存在的内应力十分有害，如不及时消除，将使工件在加工及使用过程中发生变形，影响工件精度。此外，内应力与外加载荷叠加在一起还会引起材料发生意外的断裂。因此，锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件应进行去应力退火，以消除加工过程中产生的内应力。1、去应力退火目的（

5、1）消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件、机加工过程中工件的残余内应力。（2）提高尺寸稳定性，防止淬火变形开裂。（3）在精加工之前，或者淬火之前，一般要进一次去应力退火，以降低硬度，改善切削加工性，恢复塑性和消除冷作硬化。2、去应力退火工艺去应力退火过程中温度、保温时间、加热和冷却速度是影响去应力退火效果的主要因素。（1）温度去应力温度是影响去应力效果的重要因素，一般是依靠高温条件下材料强度的降低来实现消除应力的目的，温度越高残余应力消除越彻底。对强度、硬度要求较高的工件，在550650去应力退火时，应力消除的同时强度与硬度也降低。为保证工件的机械性能，同时最大限度地消除残余应力，可以选择低于去应

6、力退火工艺规范的温度退火，这时的残余应力低于该温度下的屈服应力。适宜的去应力退火温度与材料成分有关，温度的选择一般根据GB/T16923-2008 中钢件的正火与退火工艺规范的选择，去应力退火温度为：Ac1以下（100200），一般采用550650。（2）保温时间保温时间是去应力退火工艺的另一个重要参数，较短的保温时间使残余应力得不到松弛和释放，没有达到消除残余应力的效果和目的；较长的保温时间不仅设备的利用率降低，同时是对能源的极大浪费，提高了加工成本。（3）加热和冷却速度理论上为避免工件受热应力的影响，加热速度与冷却速度是越低越好，而实际生产中这是不现实、不经济的。对于脆性大、导热性差、截面

7、差大的工件在400加热时，加热速度要均温，400以上加热速度80/h；对于普通碳素钢、低合金钢截面差别不大的工件，加热速度200/h 为宜。冷却时，应先要随炉缓冷，这时工件材料的屈服应力降低，如果冷却速度过快，工件表面与内部存在太大的温差，所产生的热应力可能超过材料的屈服应力而引起工件变形。与加热时相同，对于脆性大、导热性差、截面差大的工件在400以上冷却时，冷却速度80/h，当炉温300时可出炉空冷；对于普通碳素钢、低合金钢截面差别不大的工件，随炉冷却至400时可出炉空冷。钢的去应力退火加热温度较宽，但不超过Ac1点。因此在整个处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。为了使工件内应力彻底消除，在加热时应控制加热速度，一般是低温进炉，然后以100/h左右的加热速度加热到规定温度，以免产生新的应力。焊接件的加热温度应略高于600，保温时间视情况而定，通常为26h。铸铁件加热温度一般为500550，超过550容易造成珠光体的石墨化。对切削加工量