金屬熱處理系列——“四把火”
退火的目的
①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。
②細化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作組織準備。
③消除鋼中的內應力，以防止變形和開裂。
退火工藝的種類
①均勻化退火（擴散退火)
均勻化退火是為了減少金屬鑄錠、鑄件或鍛坯的化學成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到高溫，長時間保持，然后進行緩慢冷卻，以化學成分和組織均勻化為目的的退火工藝。
均勻化退火的加熱溫度一般為Ac3+（150～200℃），即1050～1150℃，保溫時間一般為10～15h，以保證擴散充分進行，大道消除或減少成分或組織不均勻的目的。由于擴散退火的加熱溫度高，時間長，晶粒粗大，為此，擴散退火后再進行完全退火或正火，使組織重新細化。
②完全退火
完全退火又稱為重結晶退火，是將鐵碳合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態組織的退火工藝。
完全退火主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結構鋼鍛件、鑄件及熱軋型材，有時也用于它們的焊接構件。完全退火不適用于過共析鋼，因為過共析鋼完全退火需加熱到Acm以上，在緩慢冷卻時，滲碳體會沿奧氏體晶界析出，呈網狀分布，導致材料脆性增大，給最終熱處理留下隱患。
完全退火的加熱溫度碳鋼一般為Ac3+（30～50℃）；合金鋼為Ac3+（500～70℃）；保溫時間則要依據鋼材的種類、工件的尺寸、裝爐量、所選用的設備型號等多種因素確定。為了保證過冷奧氏體完全進行珠光體轉變，完全退火的冷卻必須是緩慢的，隨爐冷卻到500℃左右出爐空冷。
③不完全退火
不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1～Ac3之間溫度，達到不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。
不完全退火主要適用于中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等，其目的是細化組織和降低硬度，加熱溫度為Ac1+(40～60)℃，保溫后緩慢冷卻。
④等溫退火
等溫退火是將鋼件或毛坯件加熱到高于Ac3（或Ac1）溫度，保持適當時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區間地某一溫度并等溫保持，使奧氏體轉變為珠光體型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。
等溫退火工藝應用于中碳合金鋼和低合金鋼，其目的是細化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為Ac3+(30～50)℃，過共析鋼加熱溫度為Ac3+(20～40)℃，保持一定時間，隨爐冷至稍低于Ar3溫度進行等溫轉變，然后出爐空冷。等溫退火組織與硬度比完全退火更為均勻。
⑤球化退火 ⑥再結晶退火（中間退火）略
⑦去應力退火
去應力退火是為了消除由于塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內存在的殘余應力而進行的退火工藝。
鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件內部存在內應力，如不及時消除，將使工件在加工和使用過程中發生變形，影響工件精度。采用去應力退火消除加工過程中產生的內應力十分重要。
去應力退火的加熱溫度低于相變溫度A1，因此，在整個熱處理過程中不發生組織轉變。內應力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內應力消除得更徹底，在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規定溫度。焊接件得加熱溫度應略高于600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應力退火的保溫時間取上限，冷卻速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。
2 鋼的淬火與回火
鋼的淬火與回火是熱處理工藝中很重要的、應用非常廣泛的工序。淬火能顯著提高鋼的強度和硬度。如果再配以不同溫度的回火，即可消除（或減輕）淬火內應力，又能得到強度、硬度和韌性的配合，滿足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的兩道熱處理工藝。
2.1 鋼的淬火
淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于臨界冷卻速度（Vc）冷卻，以得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。
2.2 鋼的回火
回火是將淬火鋼加熱至A1點以下某一溫度保溫一定時間后，以適當方式冷到室溫的熱處理工藝。它是緊接淬火的下道熱處理工序，同時決定了鋼在使用狀態下的組織和性能，關系著工件的使用壽命，故是關鍵工序。
回火的主要目的是減少或消除淬火應力；保證相應的組織轉變，使工件尺寸和性能穩定；提高鋼的熱性和塑性，選擇不同的回火溫度，獲得硬度、強度、塑性或韌性的適當配合，以滿足不同工件的性能要求。
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