完全退火

更新时间:2022-09-13 14:32

完全退火是指将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃,保温后随炉缓慢冷却,以期得到接近于平衡组织(珠光体型组织)的热处理工艺方法。主要应用于亚共析钢的铸、锻件,如挖掘机底座、镗床镗杆等。加热温度为 Ac3 以上30~50℃,保温一段时间,使钢的原来组织全部转变为单一均匀的奥氏体然后在缓慢冷却中,使奥氏体转变为铁素体和珠光体以达到细化组织、降低硬度和消除内应力的目的。过共析钢不能采用完全退火。因为加热到 Acm(碳在奥氏体中的溶解限度线)以上退火后,二次渗碳体呈网状析出,使钢的机械性能显著降低,并易在淬火时开裂。

定义

完全退火是指将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃,保温后随炉缓慢冷却,以期得到接近于平衡组织(珠光体型组织)的热处理工艺方法。其目的为使中碳以上的亚共析钢和合金钢得到接近平衡状态的组织,以降低硬度,并改善切削加工性能,并可以消除内应力。所谓“完全”是指退火时钢的内部组织全部进行了重结晶。通过完全退火来细化晶粒,均匀组织,消除内应力,降低硬度,便于切削加工,并为加工后零件的淬火作好组织准备。

完全退火是应用最为广泛的退火方法,主要用于亚共析钢和共析钢的锻件、轧件和铸件的退火。通过重结晶退火使晶粒细化,组织均匀和消除残余应力,用以提高钢件性能。

不宜用于过共析钢,过共析钢缓冷后会析出网状二次渗碳体。使钢的强度、塑性和韧性大大降低。

目的

完全退火主要是用于亚共析钢,它的目的有三:

(1)细化奥氏体晶粒,消除魏氏组织。魏氏组织的形成原因之一是奥氏晶粒太大(停轧、停锻温度过高或热处理时加热温度过高),而完全退火时,加热温度较低,经重结晶后的奥氏体晶必然细化,如图1所示,可以看出,球光体转变成奥氏体时晶粒显著细化,以后纵然是很慢地冷却,新形成的球光体晶粒也是很细的。因此,经过完全退火以后,奥氏体晶粒较得到细化,还可以消除铁素体魏氏组织

(2)降低硬度,提高塑性以利于切削加工。这是因为热加工以后都采用空冷,由于冷却速度较快,造成组织分散度大或得到马氏体的组织,因而硬度亦较高,尤其是合金钢更为严重。经退火后,可以降低硬度,有利于切加工。

(3)消除内应力,使组织均匀化。

工艺参数

完全退火工艺参数的确定:

(1)加热温度:必须适当地高于 点,并经一定时间的保温,才能使钢完全奥氏体化,并得到细小均匀的奥氏体组织。但是退火加热温度又不能太高,否则会引起奥氏体晶粒长大,以致使冷却后得到粗大的铁素体和珠光体组织。几种常用钢退火温度见表1。

(2)加热速度:应参照钢材成分、加热前的组织状态、内应力大小、工件尺寸的大小与形状复杂的程度等因素而定。一般来说,对于强度高、塑性差、含碳量较高的合金铜,以及形状复杂或大型工件(特别是铸件),加热速度通常不超过200℃/小时。大型合金钢的铸、锻件( 60毫米以上)应采取低温入炉,分段升温的方法,其加热速度通常不超过100℃/小时。

(3)保温时间:应依照工件形状、尺寸、钢种、原始组织状态、装炉量和加热设备等因素来决定。在一般情况下,碳钢可按工件厚度每25毫米一小时计算。对于合金钢,由于还要考虑奥氏体均匀化时间,可按工件厚度每20毫米一小时计算。

(4)冷却方法:少部分采用随炉冷却,也可以采取埋在砂槽中缓慢冷至500~600°C后再取出空冷的办法。冷却速度大致可以这样控制:碳钢为100~200℃/小时,合金钢为50~100℃/小时,高合金钢为20~60°C/小时,铸钢件为80~120℃/小时。总之,退火后的冷却应当充分缓慢,以保证奥氏体在 温度以下不大的过冷情况下进行珠光体转变,否则将因过冷度较大而获得弥散度较大的珠光体组织,硬度较高,不利于切削加工。

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