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        正火、淬火、退火、回火的區別與聯系

        正火有以下目的和用途:  

        ① 對亞共析鋼,正火用以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織,軋材中的帶狀組織;細化晶粒;并可作為淬火前的預先熱處理。

        ② 對過共析鋼,正火可以消除網狀二次滲碳體,并使珠光體細化,不但改善機械性能,而且有利于以后的球化退火。

        ③ 對低碳深沖薄鋼板,正火可以消除晶界的游離滲碳體,以改善其深沖性能。

        ④ 對低碳鋼和低碳低合金鋼,采用正火,可得到較多的細片狀珠光體組織,使硬度增高到HB140-190,避免切削時的“粘刀”現象,改善切削加工性。對中碳鋼,在既可用正火又可用退火的場合下,用正火更為經濟和方便。

        ⑤ 對普通中碳結構鋼,在力學性能要求不高的場合下,可用正火代替淬火加高溫回火,不僅操作簡便,而且使鋼材的組織和尺寸穩定。

        ⑥ 高溫正火(Ac3以上150~200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶??赏ㄟ^隨后第二次較低溫度的正火予以細化。

        ⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低、中碳合金鋼,常采用正火以獲得貝氏體組織,再經高溫回火,用于400~550℃時具有良好的抗蠕變能力。

        ⑧ 除鋼件和鋼材以外,正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理,使其獲得珠光體基體,提高球墨鑄鐵的強度。

        由于正火的特點是空氣冷卻,因而環境氣溫、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法。通常根據直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織,將合金鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。

        退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時間,然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火熱處理分為完全退火,不完全退火和去應力退火。退火材料的力學性能可以用拉伸試驗來檢測,也可以用硬度試驗來檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態供貨的,鋼材硬度檢測可以采用洛氏硬度計,測試HRB硬度,對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管,可以采用表面洛氏硬度計,檢測HRT硬度。

        退火的目的在于:

        ① 改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力,防止工件變形、開裂。

        ② 軟化工件以便進行切削加工。

        ③ 細化晶粒,改善組織以提高工件的機械性能。

        ④ 為終熱處理(淬火、回火)作好組織準備。

        常用的退火工藝有:

        ① 完全退火。用以細化中、低碳鋼經鑄造、鍛壓和焊接后出現的力學性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉變為奧氏體的溫度以上30~50℃,保溫一段時間,然后隨爐緩慢冷卻,在冷卻過程中奧氏體再次發生轉變,即可使鋼的組織變細。

        ② 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20~40℃,保溫后緩慢冷卻,在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變為球狀,從而降低了硬度。

        ③ 等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結構鋼的高硬度,以進行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體不穩定的溫度,保溫適當時間,奧氏體轉變為托氏體或索氏體,硬度即可降低。 

        ④ 再結晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現象(硬度升高、塑性下降)。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50~150℃ ,只有這樣才能消除加工硬化效應使金屬軟化。

        ⑤ 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右,保溫一定時間后適當冷卻,使滲碳體分解形成團絮狀石墨。

        ⑥ 擴散退火。用以使合金鑄件化學成分均勻化,提高其使用性能。方法是在不發生熔化的前提下,將鑄件加熱到盡可能高的溫度,并長時間保溫,待合金中各種元素擴散趨于均勻分布后緩冷。

        ⑦ 去應力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內應力。對于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100~200℃,保溫后在空氣中冷卻,即可消除內應力。

        淬火,金屬和玻璃的一種熱處理工藝。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度,隨即在水、油或空氣中急速冷卻,一般用以提高合金的硬度和強度。通稱“蘸火”。將經過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度,保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。鋼鐵工件在淬火后具有以下特點:

        ① 得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡(即不穩定)組織。

        ② 存在較大內應力。

        ③ 力學性能不能滿足要求。因此,鋼鐵工件淬火后一般都要經過回火。


        回火的作用在于: 

        ① 提高組織穩定性,使工件在使用過程中不再發生組織轉變,從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。

        ② 消除內應力,以便改善工件的使用性能并穩定工件幾何尺寸。

        ③ 調整鋼鐵的力學性能以滿足使用要求。

        回火之所以具有這些作用,是因為溫度升高時,原子活動能力增強,鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散,實現原子的重新排列組合,從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變為穩定的平衡組織。內應力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關。一般鋼鐵回火時,硬度和強度下降,塑性提高?;鼗饻囟仍礁?,這些力學性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼,在某一溫度范圍回火時,會析出一些顆粒細小的金屬化合物,使強度和硬度上升。這種現象稱為二次硬化。

        回火要求:用途不同的工件應在不同溫度下回火,以滿足使用中的要求。

        ① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大,內應力減小,韌性稍有提高。

        ② 彈簧在350~500℃下中溫回火,可獲得較高的彈性和必要的韌性。

        ③ 中碳結構鋼制作的零件通常在500~600℃進行高溫回火,以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。

        淬火加高溫回火的熱處理工藝總稱為調質。


        鋼在300℃左右回火時,常使其脆性增大,這種現象稱為第一類回火脆性。一般不應在這個溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火后,如果緩慢冷至室溫,也易于變脆。這種現象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬,或回火時在油或水中冷卻,都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度,便可以消除這種脆性。

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