[材料科学]退火与正火.ppt

第 二章 退火与正火 退火、正火的定义、目的和分类 常用退火工艺方法 扩散退火 完全退火 不完全退火 球化退火 再结晶退火 去应力退火 钢的正火 退火与正火后的钢的组织性能 退火、正火缺陷 退火和正火一般作为预先热处理，其作用是：消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力，为随后的切削加工及热处理作好组织准备。 对于某些不太重要的工件，正火也可作为最终热处理工序。 1、扩散退火（又称均匀化退火） 将金属铸锭、铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火。 加热温度: Ac3或Accm以上150~300℃ 2、完全退火 细化晶粒、降低硬度、改善切削性能以及消除内应力。 完全退火不能用于过共析钢，因为加热到Accm以上再缓慢冷却时会析出网状渗碳体，使钢的机械性能变坏。 3、 不完全退火 主要用于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度、改善切削加工性。由于温度较低，仅使奥氏体A发生重结晶，不改变先共析铁素体的形态和分布。 4、 球化退火 使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改善切削加工性能，并为以后的淬火做好组织准备。 球化退火中的珠光体变化 过共析钢的球化退火 为了便于球化过程的进行，对于网状严重的过共析钢，应在球化退火之前进行一次正火，以消除网状渗碳体。 5、 再结晶退火 消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善切削性能及压延成型性能。 6、 去应力退火 去应力退火工艺曲线及其特点 由于退火（主要指完全退火）与正火在组织上有着差异，因而性能也有所不同。 表4-1 正火与退火的40Cr钢的机械性能 正火与退火相比较，正火的强度与韧性较高，塑性基本相同。 但对于过共析钢，完全退火的钢中因为有网状渗碳体的存在，其硬度、韧性均低于正火的。 而球化退火的钢，因其所得组织是球状P，故其综合性能优于正火的。 退火与正火的选用 ωC ≤0.25%的低碳钢，正火代替退火； ωC=0.25~0.5%的中碳钢，也可正火代替退火； ωC=0. 5~0.75%的中高碳钢，用完全退火； ωC≥0.5%的高碳钢或工具钢，用球化退火。如有网状二次渗碳体，则应先正火消除。 表4-2 为获得最佳切削加工性而选择的热处理工艺 热处理工艺与切削工艺性的关系 2.5退火、正火缺陷 碳素/低合金工具钢在退火后虽硬度很低，但脆性却很大，断口呈灰黑色，故称“黑脆”。主要原因是退火温度过高，保温时间过长，冷却缓慢，珠光体转变按Fe-C进行即碳石墨化。 （发生黑脆的工具不能返修） （3）粗大魏氏组织：主要是由于加热温度过高。魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于铁素体针片形成的脆面，使金属的韧性急剧下降。 （4）反常组织：亚/过共析钢在Ar1附近冷却缓慢，结果在亚共析钢中形成非共析渗碳体，再过共析钢中形成游离的铁素体或渗碳体。 （5）网状组织：由于加热温度过高，冷却速度过慢引起的。网状铁素体或渗碳体降低钢的机械性能，特别是网状渗碳体。一般重新正火可消除。 （6）球化不均匀：由于退火前没有消除网状渗碳体，在球化退火时聚集而成。可通过正火和一次球化退火消除。 （7）硬度过高：退火时加热温度过高，冷却速度过快，使硬度高于规定的范围，重新退火即可。 a) b） 图4-8 反常组织 a)0.5%C,加热温度为850℃； b）1.2%C，加热温度为970℃ 3）残留渗碳体的溶解： 铁素体全部消失以后，仍有部 分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳 体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。 1）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体 的界面上形成。 2）奥氏体晶核长大： 奥氏体晶核形成以后，依靠铁、 碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不 断溶入到奥氏体中去而进行的。 4）奥氏体均匀化： 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的 成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩 散才能获得均匀化的奥氏体。 亚共析钢的加热过程： 过共析钢的加热过程： 各种退火和正火工艺示意图 退火、正