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。
钢的退火与正火工艺需遵循奥氏体形成和珠光体转变的基本规律。
将铁碳合金加热到临界点Ac3以上适当温度并保持一定时间,然后在空气中冷却的工艺法叫正火。
正火工艺的要点是:加热温度要足够高,一般要求得到均匀的单相奥氏体组织,工件透烧均温后再于空气中自然冷却。过冷奥氏体在空冷中发生共析转变,在亚共析及过共析钢中还将析出先共析产物——铁素体或渗碳体。
对某些高合金钢在空气中冷却时可以实现空冷淬火,即过冷奥氏体在空冷时发生了马氏体或贝氏体转变。这时尽管工件是空冷,也不属于正火的工艺范筹。
对某些钢材在正火时也可用强迫空气循环冷却或喷雾冷却以获得细珠光体组织。
正火所达到的效果与材料的成分及组织状态有关。过共析钢正火后可消除网状碳化物,而低碳钢正火后将显著改善钢的切削加工性。所有的钢铁材料通过正火均可使铸锻件过热晶粒细化和消除内应力。因此,正火与退火工艺一样,是一种广泛采用的
预先热处理方法。同时由于正火后组织比较细,所以比退火状态具有较好的综合机械性能,并且工艺过程简单。为此,正火不仅常作为淬火工序前的组织准备(预先热处理),而且对某些含碳在0.4~0.7%的钢件亦可在正火状态下使用。对含碳小于0.4%的中低碳钢,往往用正火代替完全退火。对于铸件,正火可以改善铸件中的粗大晶粒,使之细化,并消除由于截面尺寸不同在结晶过程中产生的显微组织的不均匀性。
中高碳钢及中高碳合金钢工件,为了降低正火后的硬度和消除内应力以得到良好的机械加工性能,还需在正火后进行附加的回火(550~600°C),但含碳≤0.2%的钢,
在正火后不需任何补充回火。
普通碳钢通常推荐的正火温度是一个温度区段,如果正火作为最终热处理,应采用下限温度。对于渗碳件和锻件,在淬火前细化组织的预先热处理,要采用上限温度,以利于细化高温渗碳或锻造后形成的粗大组织。
合金钢轧、锻、铸件的正火,主要用于改善冶金及热加工过程中造成的某些组织上的缺陷,并作为最终热处理之前的预备热处理。正火温度一般是比Acm或Ac3高30~50°C。
合金渗碳钢的正火温度应比渗碳温度高些以减少在渗碳时的变形并可改善切削加工性。如正火后硬度稍高,可以进行补充的回火进一步软化。
过共析碳钢及合金钢通过正火时空冷或强制冷却可以消除自由碳化物网,以便在随后的球化退火中获得均匀的球状碳化物。对于大截面工件,正火温度应比表中指出的正火温度高出10~40°C,利用CCT曲线可直接估计正火后的组织和硬度。
1 何谓钢的退火?退火种类及用途如何?
答:钢的退火:退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度,保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
退火种类
根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火,前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火,后者包括再结晶退火、去应力退火,根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。
退火用途
1、完全退火:完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃,保温足够长时间,使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要应用于亚共析钢,其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能,消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
2、不完全退火:不完全退火是将钢加热至AC1- AC3(亚共析钢)或AC1-ACcm(过共析钢)之间,保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢,如果钢的原始组织分布合适,则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。对于过共析钢,不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织,以消除内应力、降低硬度,改善切削加工性能。
3、球化退火:球化退火是使钢中碳化物球化,获得粒状珠光体的热处理工艺。主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能,均匀组织、为淬火做组织准备。
4、均匀化退火:又称扩散退火,它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温,然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。
5、再结晶退火:将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间,然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,同时消除加工硬化和残留内应力,使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
6、去应力退火:在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度,保温一段时间然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力(主要是第一类内应力),以提高尺寸稳定性,减小工件变形和开裂的倾向。
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何谓钢的正火?目的如何?有何应用?
答:
钢的正火:正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度,保温适当时间进行完全奥氏体化以后,以较快速度(空冷、风冷或喷雾)冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。
目的:
细化晶粒、均匀成分和组织、消除内应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷,为最终热处理提供合适的组织状态。
应用:
1、改善低碳钢的切削加工性能。
2、消除中碳钢的热加工缺陷(魏氏组织、带状组织、粗大晶粒)。
3、消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火,为淬火做好组织准备。
4、作为最终热处理,提高普通结构件的力学性能。
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在生产中为了提高亚共析钢的强度,常用的方法是提高亚共析钢中珠光体的含量,问应该采用什么热处理工艺?
答:
应该采用正火工艺。
原因:
亚共析钢过冷奥氏体在冷却过程中会析出先共析铁素体,冷却速度越慢,先共析铁素体的含量越多,从而导致珠光体的含量变少,降低亚共析钢的硬度和强度。而正火工艺的实质就是完全奥氏体化加上伪共析转变,可以通过增大冷却速度降低先共析铁素体的含量,使亚共析成分的钢转变成共析组织,即增加了珠光体的含量,从而可以提高亚共析钢的强度和硬度。
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淬火的目的是什么?淬火方法有几种?比较几种淬火方法的优缺点?
答:
淬火的目的:获得尽量多的马氏体,可以显著提高钢的强度、硬度、耐磨性,与各种回火工艺相配合可以使钢在具有高强度高硬度的同时具有良好的塑韧性 将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度,保温适当时间后以大于临界冷却速度的冷速冷却得到马氏体(或下贝氏体)的热处理工艺叫做淬火。
淬火方法:
按冷却方式可以分为:单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法
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试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线?
答: 淬火加热温度选择原则:以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则,以便获得细小的马氏体组织。亚共析钢通常加热至AC3以上30-50℃,过共析钢加热至AC1以上30-50℃.
1、过共析钢的淬火加热温度超过Accm线,碳化物全部溶入奥氏体中,使奥氏体的含碳量增加,降低钢的Ms和Mf点,淬火后残留奥氏体量增多,会降低钢的硬度和耐磨性
2、过共析钢淬火温度过高,奥氏体晶粒粗化、含碳量又高,淬火后易得到有显微裂纹的粗针状马氏体,降低钢的塑韧性
3、高温淬火时淬火热应力大,氧化脱碳严重,也增大钢件变形和开裂的倾向。
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何谓钢的淬透性、淬硬性?影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素?
答:
淬透性:钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,它反映过冷奥氏体的稳定性,与钢的临界冷却速度有关。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。
淬硬性:钢的淬硬性是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力,主要取决于马氏体中的含碳量,用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示。
淬透层深度: 淬透层深度是指钢在具体条件下淬火时测定的半马氏体区至工件表面的深度。它与钢的淬透性、工件形状尺寸、淬火介质的冷却能力有关。