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鋼的退火(annealing)

熱處理工藝之一。鑄造、鍛造或塑性加工后的金屬制品,以細化組織、消除內應力、降低硬度或消除枝晶偏析為目的而加熱到高溫保持一定時間,然后緩慢冷卻至室溫。

鋼的退火(annealing) 技術信息 第1張

簡吏 退火是最早被人類使用的一種熱處理方法。早在公元前一千多年(大約與中國商周同時代),即青銅器時代,在人類的生產活動中用金屬制造工具、農具和兵器,用退火軟化金屬改善塑性的方法已是當時普遍被采用的工藝。進入鐵器時代(大約在公元前6世紀),用高溫退火方法以獲取優質鑄鐵制品已成為當時工業比較發達國家盛行一一時的技術。公元6世紀(相當于中國的隋唐時代)以后,許多國家采用拉拔工藝生產鐵絲,退火是制取細鐵絲和細鋼絲必須經過的熱處理工藝。到公元14世紀之后(相當于中國明清時期),退火的應用已相當地廣泛了。

分類 退火分為兩大類:第一類退火是不依賴點陣結構的改變而只需原子的熱運動即可達到退火目的的,主要包括非鐵金屬合金鑄錠均勻化退火、鋼鐵鑄件燜火、鑄鐵可鍛化退火、鋼材和非鐵金屬塑性加工之后的再結晶退火和去應力退火以及去除材料中溶入過多氫氣的脫氫退火等。第二類退火是基于固態相變的退火,包括鋼制品和少數非鐵金屬制品采用的完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火等。這一類退火過程中伴隨有點陣結構的改變,如同發生重新結晶一樣,故稱為重結晶,建立在此種變化基礎上的退火稱為重結晶退火。亦即第二類退火。

目的和應用 主要是為了消除缺陷,改善品質。

鋼鐵鑄件鑄造過程中產生嚴重枝晶偏析和內應力,為了消除此類缺陷而進行均勻化退火、亦稱燜火。因為該工藝消耗能源費工時,所以只應用于形狀復雜或成分復雜的大型和特大型件。

鑄鐵可鍛化退火是將白口鐵加熱到高溫長時間保溫,通過原子擴散改變碳的分布和存在形態的一種熱處理工藝。

冷軋薄鋼板、冷拉鋼絲和鋼條以及冷沖壓鋼制品,因冷作硬化,使得材料不能繼續進行加工時,需經再結晶退火,以消除冷作硬化。重要的鋼材制件常用低溫退火消除內應力或脫氫。

用鋼材制造的許多機器零部件(如軸、曲軸、齒輪、銷釘、絲桿等)和經過鍛造后的毛坯要進行正火或退火處理,以消除鍛坯中的粗大網狀組織或魏氏組織。退火工藝有幾種,對于亞共析鋼中的低碳和中碳鋼,常采用完全退火或不完全退火,二者只是加熱溫度不相同,目的一致。不完全退火適用于組織不十分粗大且要求不高的制件。也可以用等溫退火取代上述兩種退火工藝。圖示為完全退火、不完全退火和等溫退火工藝曲線與TTT曲線相互關系的示意圖。等溫退火是完全退火和不完全退火的特殊形式。

高碳鋼是軸承、彈簧和工具用鋼,對材質的要求更為嚴格。高碳鋼中滲碳體的數量多,若以片狀存在除增加過熱敏感性外,對材料的韌性、疲勞性能等都有不利影響。因此,高碳鋼制件在鍛造后要進行球化退火。

銅合金材料生產中應用最多的是再結晶退火(尤其是黃銅材以退火為主要熱處理形式),塑性加工過程中用退火消除冷作硬化,設在兩次加工中間的退火稱為%26ldquo;中間退火%26rdquo;,在產品加工完了進行的退火稱為%26ldquo;完工退火%26rdquo;或%26ldquo;成品退火%26rdquo;。為了防止退火加熱時的氧化而采取保護氣氛退火或真空條件下退火,均稱為%26ldquo;光亮退火%26rdquo;,在退火后不需去除氧化皮的操作。上述退火的加熱溫度要比該材料的再結晶溫度高150oC或200oC。黃

鋼的退火(annealing) 技術信息 第2張

銅制品存在內應力,在潮濕環境中存放會引起應力腐蝕,嚴重者導致材料破裂,此現象稱為%26ldquo;季裂%26rdquo;(在潮濕季節易產生這種現象)。為了防止應力腐蝕開裂,黃銅制品均應進行退火處理,硬制品用低溫退火消除內應力。在再結晶退火與低溫退火之間還有一種控制部分再結晶的半硬態成品退火工藝。黃銅鑄錠一般不采用均勻化退火。青銅中成分復雜的或熱加工性差的,例如錫青銅,在熱加工之前進行均勻化退火,退火保溫時間只需幾小時足夠。

鋁合金均化退火的目的在于改善塑性加工性,消除枝晶偏析和鑄造應力,提高產品質量。均勻化退火加熱溫度的確定原則是在不發生過燒的前提下,盡可能高,以增進均勻化效果,縮短退火時間。均勻化時間常用10~20h,少者幾小時。可熱處理強化的鋁合金均勻化退火后采用緩慢冷卻,防止%26ldquo;淬火效應%26rdquo;。鋁合金材在塑性加工過程中同樣要用再結晶退火消除加工硬化,以利深度加工。

二次再結晶和再結晶織構 塑性加工時采用大的變形程度加工之后,將材料加熱至高溫退火,最終會使材料內部的晶粒非常不均勻,部分晶粒非常粗大,此種現象稱為%26ldquo;二次再結晶%26rdquo;,生產中應當避免。再結晶退火之后,若材料內部晶粒取向趨于一致,則使整體材料具有方向性。此現象即所謂%26ldquo;再結晶織構%26rdquo;,或稱退火織構



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