材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件第九章 退火与正火

1、第九章 退火与正火,一、钢的退火 二、钢的正火,将金属加热、保温、冷却，使其获得接近平衡状态的热处理工艺-退火或正火。(P转变） 退火-缓冷， 正火-空冷。,一、退火,将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近 平衡状态组织的热处理工艺。,特点：加热温度范围广； 慢冷 得到珠光体类组织 目的：降低硬度，便于切削加工 消除内应力或冷作硬化 改善组织（铸、锻、焊时的缺陷）； 细化晶粒为最终热处理做 组织准备,分类：完全退火、球化退火、去应力退火、 扩散退火等。,1. 扩散退火 目的：改善和消除在冶金过程中形成的成分不均匀性 规范：在较高的加热温度下长时间保温，然后缓慢冷却到室温 Ac3或Accm以上1

2、50300，长时间保温（10h以上） 应用：脱氢退火 （在高温下使有害气体脱溶析出） 均匀化退火 （改善铸造偏析、轧制偏析）,1. 扩散退火 1.1脱氢退火 （1）氢存在形式 溶解于固溶体中的氢，易使钢产生白点，出现裂纹；脱氢退火消除。 存在于位错、孪晶、晶界处氢，只能采用压力加工方式消除。 （2）加热温度确定原则 在该温度下氢的溶解度小、并且扩散速度快。 一般情况下珠光体转变的鼻子温度作为脱氢退火温度。 （3）典型应用 大型碳钢锻件加热到620 ，保温10h后缓慢冷却。,1. 扩散退火 1.2均匀化退火 （1）偏析存在形式及危害 铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、微气泡和气孔 造成

3、偏析。 偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。 （2）工艺,Ac3或Accm以上150300， 长时间保温（10h以上）,一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需 再进行细化晶粒处理。,2、完全退火,适用：亚共析钢 温度：Ac3+3050， 保温时间：长时间保温， 一般1h/25mm; 冷却速度：随炉缓冷， 目的：降低硬度，消除内应力 细化晶粒，均匀组织 组织：F+P（接近平衡态）,过共析钢能采用完全退火吗？,国内定义： 加热使钢完全A化后缓冷的工艺,国外定义：获得最低硬度的退火,3. 球化退火,适用：过共析钢和合金工具钢。 目的：降低硬度、

4、均匀组织、改善切削性能， 获得粒状珠光体，为淬火作组织准备。,获得球状珠光体的途径： 片状P的球化 由A转变为球状P M高温回火（回火索氏体） 球化热处理典型工艺 （讲义P68表2-7）,片状P,A未溶Fe3C,A粒状Fe3C,粒状P,片状P,粒状P,球化过程最慢,珠光体球化过程,影响球化的因素： 1、加热温度和保温时间 2、冷却速度 3、原始组织 4、塑性变形,4、再结晶退火（临界点以下温度） 加热温度：A1 以下并接近A1点附近温度长时间保温； 冷却：空冷； 组织：发生恢复再结晶，使变形晶粒为细小等轴晶粒 性能：强度和硬度下降，塑性提高，内应力消除。,5. 低温退火（去应力退火） 规范：

5、加热温度：A1， 加热速度：100150/h， 保温时间：35min/mm， 冷却速度：50-100 /h。 目的：消除铸、锻、焊及切削加工过程内应力。 特征：组织不发生变化。亚结构发生变化。,二、正火 正火是把零件加温到临界温度以上3050,保温一段时间,然后在空气中冷却。,正火的应用： 低、中碳结构钢的预先热处理； 不重要结构零件的最终热处理； 抑制或消除过共析钢的网状碳化物。,正火温度,工艺规范 加热温度： Ac3 或Accm +3050； 保温时间：完全奥氏体化 冷却速度：空冷 （冷却速度比退火快） 组织：细珠光体,冷却速度：正火 退火 晶粒大小：正火 退火 力学性能：正火 退火,三、

6、正火与退火的区别,四、正火与退火的正确选用,改善切削加工性,改善冷变形性能 球化退火和再结晶退火,改善组织缺陷并为淬火作组织准备,亚共析钢：完全退火或正火 过共析钢：正火球化退火,去应力、均匀成分等主要用退火,问题：用T10（1C）钢制造手工锯条，请给出热处理工艺路线，及各处理工序后的组织。 正火球化退火淬火低温回火,不重要件最终热处理主要用正火,正火与退火的常见缺陷,1、硬度偏高 2、网状组织 3、脱碳 4、退火石墨碳,习题： 1、确定下列钢件的退火方法， 并说明退火的目的及退火后的组织： (1) 冷轧后的20钢钢板，15钢钢板，16Mn钢钢板； (2) ZG270500、 ZG35 、ZG

7、45铸钢齿轮； (3) 锻造过热的55钢、60钢、65钢毛坯；65Mn (4) 具有片状渗碳体的T10、T12 、T13钢；T11钢,2、说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织： 1）20钢锻造的齿轮毛坯 2）45钢锻造的大型齿轮 3）T12轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状渗碳体和片状珠光体）,3、T10钢经过何种热处理能获得下列组织： 1）细片状珠光体 2)粗片状珠光体 2）细球状珠光体 3）粗球状珠光体,4、以共析钢为例，说明将其加热奥氏体化后立即随炉冷却、在空气中冷却和在水中冷却，各会得到什么组织？其力学性能有何差异？,5、退火和正火的主要目的是什么，主要差别是什么？ 6、生产中为了提高亚共析钢的强度，