第二章退火与正火(精品).ppt

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1、第二章第二章 退火与正火退火与正火一、钢的退火一、钢的退火二、钢的正火二、钢的正火返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT将金属加热、保温、冷却，使其获得接近平衡状将金属加热、保温、冷却，使其获得接近平衡状态的热处理工艺态的热处理工艺-退火或正火。退火或正火。(P转变）转变）退火退火-炉冷，炉冷，正火正火-空冷。空冷。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT一、退火一、退火 将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织平衡状态组织的热处理工艺。的热处理工艺。特点：特点：加热温度范围广；加热温度范围广；慢冷慢冷 得到

2、珠光体类组织得到珠光体类组织目的：目的：降低硬度，便于切削加工降低硬度，便于切削加工 消除内应力或冷作硬化消除内应力或冷作硬化 改善组织（铸、锻、焊时改善组织（铸、锻、焊时的缺陷）；的缺陷）；细化晶粒为最终热处理做细化晶粒为最终热处理做 组织准备组织准备返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT1.扩散退火扩散退火 目的：目的：改善和消除在冶金过程中形成的改善和消除在冶金过程中形成的成分不均匀性成分不均匀性 规范：规范：在较高的加热温度下在较高的加热温度下 长时间

3、保温长时间保温（10h10h以上）以上），然后缓慢冷却到室温，然后缓慢冷却到室温 应用：应用：脱氢退火脱氢退火 （在高温下使有害气体脱溶析出）（在高温下使有害气体脱溶析出）均匀化退火均匀化退火 （改善铸造偏析、轧制偏析）（改善铸造偏析、轧制偏析）返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT1.扩散退火扩散退火1.11.1脱氢退火脱氢退火 （1 1）氢存在形式）氢存在形式 溶解于固溶体中的氢，易使钢产生白点，出现裂纹；脱溶解于固溶体中的氢，易使钢产生白点，出现裂纹；脱氢退火消除。氢退火消除。存在于位错、孪晶、晶界处氢，只能采用压力加工方式存在于位错、孪晶、晶界处氢，只能采用压力加工

4、方式消除。消除。（2 2）加热温度确定原则）加热温度确定原则 在该温度下氢的溶解度小、并且扩散速度快。在该温度下氢的溶解度小、并且扩散速度快。一般情况下珠光体转变的鼻子温度作为脱氢退火温度。一般情况下珠光体转变的鼻子温度作为脱氢退火温度。（3 3）典型应用）典型应用 大型碳钢锻件加热到大型碳钢锻件加热到620620，保温，保温10h10h后缓慢冷却。后缓慢冷却。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT1.扩散退火扩散退火1.2均匀化退火均匀化退火 （1）偏析存在形式及危害）偏析存在形式及危害 铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、微铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不

5、均匀、微气泡和气孔气泡和气孔 造成偏析。造成偏析。偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。（2）工艺）工艺 Ac3或或Accm以上以上150300，长时间保温（长时间保温（10h以上）以上）返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需一般扩散退火后，晶粒会非常粗大，对于已成型铸件，需再进行细化晶粒处理。再进行细化晶粒处理。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT2 2、完全退火、完全退火适用：中

6、碳钢（适用：中碳钢（亚共析钢）亚共析钢）温度：温度：Ac3+3050，保温时间：保温时间：长时间保温，长时间保温，一般一般1h/25mm冷却速度：冷却速度：随炉缓冷，随炉缓冷，目的：目的：降低硬度，消除内应力降低硬度，消除内应力 细化晶粒，均匀组织细化晶粒，均匀组织组织：组织：F+P（接近平衡态）（接近平衡态）低碳钢为什么不能用完全退火？低碳钢为什么不能用完全退火？过共析钢能采用完全退火吗？过共析钢能采用完全退火吗？加热使钢完全加热使钢完全A化后缓冷的工艺化后缓冷的工艺返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT注意事项：注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢和过共析

7、钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。和冲击韧性显著降低。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT3.3.球化退火球化退火 适用：适用：过共析钢和合金工具钢过共析钢和合金工具钢。目的：目的：降低硬度、均匀组织、改善切削性能，降低硬度、均匀组织、改善切削性能，获得粒状珠光体，为淬火作组织准备。获得粒状珠光体，为淬火作组织准备。获得球

8、状珠光体的途径：获得球状珠光体的途径：片状片状P的低温球化（无相变）的低温球化（无相变）由不均匀由不均匀A冷却转变为球状冷却转变为球状P M高温回火（回火索氏体）高温回火（回火索氏体）返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT1、低温球化、低温球化片状片状P的低温球化（无相变）的低温球化（无相变）AC1 1030几十几百小时几十几百小时球化过程最慢球化过程最慢球化退火典型工艺：球化退火典型工艺：2、由不均匀、由不均匀A冷却转变为球状冷却转变为球状P缓冷球化：加热缓冷球化：加热 AC1 1020，缓冷，缓冷等温球化：等温球化：加热加热AC1 1020，快冷至快冷至Ar12030然

9、后然后 随炉冷至随炉冷至500600空冷。空冷。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT影响球化的因素：影响球化的因素：1、加热温度和保温时间、加热温度和保温时间2、冷却速度、冷却速度3、原始组织、原始组织4、塑性变形、塑性变形返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT4、再结晶退火（临界点以下温度）、再结晶退火（临界点以下温度）n定义：定义：经冷变形后金属加热到再结晶温度以上，保持经冷变形后金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒的适当时间，使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒的退火工艺退火工艺n工艺：工艺：T TK K（再结

10、晶温度）（再结晶温度）150150250250，空冷；空冷；n 组织：组织：发生恢复再结晶，使变形晶粒为细小等轴晶粒发生恢复再结晶，使变形晶粒为细小等轴晶粒n 目的：目的：使冷变形钢恢复塑性，使冷变形钢恢复塑性，降低硬度，消除内应力降低硬度，消除内应力 钢：钢：600700；铝合金：铝合金：350400返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT 5.低温退火（去应力退火）低温退火（去应力退火）规范：规范：加热温度：加热温度：A1，加热速度：加热速度：100150/h，保温时间：保温时间：35min/mm，冷却速度：冷却速度：50-100/h。目的：目的：消除铸、锻、焊及切削加工

11、过程内应力。消除铸、锻、焊及切削加工过程内应力。特征：特征：组织不发生变化。亚结构发生变化。组织不发生变化。亚结构发生变化。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT名称名称目的目的工艺制度工艺制度组织组织应用应用完全完全退火退火细化晶粒，消除铸细化晶粒，消除铸造偏析，降低硬造偏析，降低硬度，提高塑性度，提高塑性加热到加热到AC3AC3以上以上20205050，炉冷至，炉冷至550 550 左右空冷左右空冷F FP P亚共析钢的铸、亚共析钢的铸、锻、轧件，焊接锻、轧件，焊接件件球化球化退火退火降低硬度，改善切降低硬度，改善切削性能，提高塑性削性能，提高塑性韧性，为淬火作组韧性，

12、为淬火作组织准备织准备加热到加热到AC1AC120204040，然后缓冷，然后缓冷球状球状珠光珠光体体共析、过共共析、过共析钢及合金析钢及合金钢的锻件、钢的锻件、轧件等轧件等扩散扩散退火退火改善或消除枝晶偏改善或消除枝晶偏析，使成分均匀化析，使成分均匀化加热到加热到TmTm以下以下100100200200，先缓冷，后空冷先缓冷，后空冷粗大粗大组织组织合金钢铸锭合金钢铸锭及大型铸钢及大型铸钢件或铸件件或铸件再结晶再结晶退火退火消除加工硬化，提消除加工硬化，提高塑性高塑性加热到再结晶加热到再结晶温度，再空冷温度，再空冷等轴等轴晶晶冷变形加工冷变形加工的制品的制品去应力去应力退火退火除残余应力，提除

13、残余应力，提高尺寸稳定性高尺寸稳定性加热到加热到500500650650缓冷至缓冷至200200空冷空冷无变无变化化铸、锻、铸、锻、焊、冷压件焊、冷压件及机加工件及机加工件返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT退火的种类按其退火的种类按其物理本质物理本质的不同，可分成三大类：的不同，可分成三大类：重结晶退重结晶退火、再结晶退火和去应力退火。火、再结晶退火和去应力退火。重结晶退火重结晶退火包括完全退火，不完全退火、球化退火、扩包括完全退火，不完全退火、球化退火、扩散退火，去氢退火，其特点是在退火过程中散退火，去氢退火，其特点是在退火过程中有相变发生有相变发生。再结晶退火再结晶

14、退火特点是在退火过程中特点是在退火过程中没有相变，没有相变，但有再结晶但有再结晶过程。过程。去应力退火去应力退火特点是既没有相变，又没有再结晶，只有回特点是既没有相变，又没有再结晶，只有回复过程而引起内应力的消除。复过程而引起内应力的消除。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT 二、正火二、正火定义：定义：正火是把零件加温到正火是把零件加温到临界温度以上临界温度以上3050,保温保温一段时间一段时间,然后然后在空气中冷却在空气中冷却。目的：目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。正火温度正火温度工艺规范：工艺规范：加热温度：加热温度：Ac3 或

15、或Accm+3050；保温时间：完全奥氏体化保温时间：完全奥氏体化冷却速度：空冷冷却速度：空冷 （冷却速度比退火快）（冷却速度比退火快）组织：（细珠光体）组织：（细珠光体）共析钢共析钢S、亚共析钢、亚共析钢F+S、过共析、过共析钢钢Fe3CS返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT具体应用范围具体应用范围 调整硬度、改善钢的切削加工性能调整硬度、改善钢的切削加工性能碳的含量低于碳的含量低于0.25的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于切削加工时易于“粘刀粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得

16、细片状珠光体，使硬度提高，可以改善钢的切削素体，获得细片状珠光体，使硬度提高，可以改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。细化晶粒、均匀组织、消除热加工缺陷细化晶粒、均匀组织、消除热加工缺陷中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺

17、,SMSE,CUMT 消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。以消除网状碳化物。提高普通结构零件的机械性能提高普通结构零件的机械性能一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性

18、能，可以代替调质处正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。理，作为零件的最终热处理。返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT冷却速度：冷却速度：正火正火 退火退火晶粒大小：晶粒大小：正火正火 退火退火强度硬度：强度硬度：正火正火 退火退火三、正火与退火的区别三、正火与退火的区别40钢退火组织40钢正火组织热处理与硬度关系热处理与硬度关系合适切削加工硬度合适切削加工硬度返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT四、正火与退火的正确选用四、正火与退火的正确选用改善切削加工性改善切削加工性返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SM

19、SE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT改善组织缺陷并为淬火作组织准备改善组织缺陷并为淬火作组织准备亚共析钢：完全退火或正火亚共析钢：完全退火或正火过共析钢：正火球化退火过共析钢：正火球化退火去应力、均匀成分等主要用退火去应力、均匀成分等主要用退火不重要件最终热处理主要用正火不重要件最终热处理主要用正火改善冷变形性能改善冷变形性能 球化退火和再结晶退火球化退火和再结晶退火返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT从成分角度选用：从成分角度选用：含碳量含碳量0.25的低碳钢，通常采用正火代替退火。的低碳钢，通常采用正火代替退火。提高冲压件的冷变形性

20、能；提高冲压件的冷变形性能；提高硬度，改善切削加工性能；提高硬度，改善切削加工性能；在没有其它热处理工序时，正火可以细化晶粒，提高强度在没有其它热处理工序时，正火可以细化晶粒，提高强度 含碳量在含碳量在0.250.5之间的中碳钢，可用正火代替退火之间的中碳钢，可用正火代替退火 正火成本低、生产率高。正火成本低、生产率高。硬度偏高，但尚能进行切削加工硬度偏高，但尚能进行切削加工 含碳量在含碳量在0.50.75之间的钢，一般采用完全退火。之间的钢，一般采用完全退火。降低硬度，改善切削加工性。降低硬度，改善切削加工性。含碳量含碳量 0.75的高碳钢或工具钢，正火球化退火的高碳钢或工具钢，正火球化退火

21、返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT正火与退火的常见缺陷正火与退火的常见缺陷1、硬度偏高、硬度偏高2、网状组织、网状组织3、脱碳、脱碳4、退火石墨碳、退火石墨碳返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT 习题：习题：1 1、钢在加热时，由于加热不当常出现那些缺陷？、钢在加热时，由于加热不当常出现那些缺陷？2 2、确确定定下下列列钢钢件件的的退退火火方方法法，说说明明退退火火的的目目的的及及退退火火后后的的组组织：织：(1)(1)冷轧后的冷轧后的2020钢钢板，钢钢板，1515钢钢板，钢钢板，16Mn

22、16Mn钢钢板；钢钢板；(2)ZG270(2)ZG270500500、ZG35 ZG35、ZG45ZG45铸钢齿轮；铸钢齿轮；(3)(3)锻造过热的锻造过热的5555钢、钢、6060钢、钢、6565钢毛坯；钢毛坯；65Mn65Mn (4)(4)具有片状渗碳体的具有片状渗碳体的T10T10钢钢3、说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：、说明下列零件毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：1）20钢锻造的齿轮毛坯钢锻造的齿轮毛坯2）45钢锻造的大型齿轮钢锻造的大型齿轮3）T12轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状渗碳体和片状珠光体）轧制而成的锉刀毛坯（组织为网状渗碳体和片状珠光体）返 回下一页上一页 本章首页热处理工艺,SMSE,CUMT4 4、退火和正火的主要目的是什么，主要差别是什么？、退火和正火的主要目的是什么，主要差别是什么？5 5、生产中为了提高亚共析钢的强度，常用的方法是提高、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，应采用什么方法亚共析钢中珠光体的含量，应采用什么方法?6、球化退火后的组织特点是什么，工具钢球化退火的目、球化退火后的组织特点是什么，工具钢球化退火的目的是什么，简述获得球状珠光体的三种方法。的是什么，简述获得球状珠光体的三种方法。