退火的種類

退火的種類

退火的種類
　　1.完全退火和等溫退火完全退火又稱重結晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結構。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預先熱處理。

　　2.球化退火球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼(如制造刃具，量具，模具所用的鋼種)。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準備。

　　3.去應力退火去應力退火又稱低溫退火(或高溫回火)，這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。

　　退火與正火

　　1.鋼的退火將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發生相變或部分相變的溫度，經過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學性能，減少殘余應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內應力，又為后續工序作好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預先熱處理。

　　2.鋼的正火正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變為均勻的奧氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經濟的。

　　完全退火處理完全退火處理係將亞共析鋼加熱至Ac3溫度以上30~50℃、過共析鋼加熱至Ac1溫度以上50℃左右的溫度范圍，在該溫度保持足夠時間，使成為沃斯田體單相組織(亞共析鋼)或沃斯田體加上雪明碳體混合組織后，在進行爐冷使鋼材軟化，以得到鋼材最佳之延展性及微細晶粒組織。

　　鑄鐵之弛力退火處理幾乎所有的鑄件在冷卻過程中都會產生熱應力，在熱處理過程中，特別正常化處理和退火處理之后均會成內應力，內應力發生的主要原因在於鑄件的內部肉厚不同，在急速冷卻過程中由於熱降的差異發生，肉厚不同會使每一個不分的收縮各異，因而引起了所謂內應力，冷的部分具有較高的潛變長度，而熱的部分其長度較低，故熱的部分就會在冷的部分收縮后形成熱點造成部份的變形，變形部分之強度，隨著變形度的增加而提高，最后再不能進一步變形時，鑄件內部形成某種程的彈性應力，甚至塑性應變，即為內應力，此應力幾乎可高達與抗拉強度等值，一且由於任何外在的原因使局部應力超過抗拉強度的時候，此類鑄件很容易因而造成破裂，熱處理是消除內應力最重要的一種方法，主要程序是升高溫度，令所有鑄建在非常均勻而緩慢的情況下，加熱及冷卻。

　　退火溫度的高低，主要視鑄件的組成部分，以及必須消的強度量而定，甚至必須考慮組織的可能變化，最適合的退火溫度可大致歸納如下：對非合金性的鑄鐵而言，約在500~575℃之間，對於低筋性的鑄鐵而言，大約在550~600℃之間，對高合金鑄鐵而言則在600~650℃之間，爐內的溫度分布，必須儘可能的均勻以避免存在溫度梯度，不論任何情況下，用於退火的火焰或熱氣體，不能直接噴向鑄件，以避免在加熱的時候，薄壁的部分在次引起熱應力，而增加殘留應力的存在量，進而引起破裂，在到達退火溫度后的第一小時內大部分的內應力均會消除，則視鑄件的厚薄而定，一般而言鑄件厚度每增加25mm必須增加一小時的退火時間。

　　鑄鐵之軟化退火處理灰鑄鐵與球狀石墨鑄鐵軟化退火，事實上是一種針對碳化物分解的熱處理，對非合金性及低合金鑄鐵而言，鐵碳所形成的碳化物并非是一種穩定相，在高溫中經過一段足夠長的時間，碳化物分解成為石墨、肥力鐵或沃斯田鐵，此類分解過程就是一般所謂的軟化熱處理，同時也是製造展性鑄鐵的主要程序，灰鑄鐵裡的碳化物主要分兩類，第一類是在凝固過程中形成的共晶碳化物(Eutectic Carbide)，一般稱之為自由碳化物(Free Carbide)。軟化處理主要分成兩個步驟，及第一段石墨化及第二段石墨化，共晶碳化物之分解為第一段石墨化，波來鐵分解為肥力鐵與石墨之步驟為第二段石墨化。圖2-2所示為軟化處理時間-溫度曲線，如果波來鐵分解時予以非常緩慢的冷卻，則同時可達到弛力退火的效果。

　　第一段石墨化處理的目的在於消除共晶雪明碳鐵，因此當灰鑄鐵或者球狀石墨鑄鐵，再凝固過程中，石墨形成不完全，大部分都會形成共晶雪明碳鐵，在鑄件的角落和銳邊處，由於冷卻速率較快，或以金屬模鑄造時激冷效果均會產生共晶雪明碳鐵，另當硅的含量不夠，或接種的處理不良都會產生硬點，或形成碳化物，如果鑄鐵內具碳化物的穩定元素，儒Cr、V或太高之錳含量時，也會形成相同的結果，如果是由於成分的配合不恰當，晶界形成共晶碳化物，則鑄件的肉原對碳化物之形成不會產生之影響，此類碳化物在某一個溫度范圍內相當的不穩定，其分解速度隨著溫度的降低而急速的減小，且隨著溫度的升高而急速的增加。第一段石墨化的溫度不宜太低，其溫度范圍大約在850℃至950℃之間，對球狀石墨鑄鐵而言，由於需要較高的韌性，因此溫度不宜超過920℃，以免發生沃斯田鐵初晶，退火的時間必須加長，退火時間的長短不僅由退火溫度來決定，同時需考慮鑄鐵的種類成分，甚至要考慮碳化物的種類，一般而言退火時間可由2~15小時，為了避免脫碳，同時考慮經濟上的效益，退火時間應儘可能地縮短，石墨化元素如硅及微量的銅可加速雪明碳鐵的分解，而碳化物的穩定元素，如鉻、鋁、銅，在正常情況下會嚴重地延遲石墨化的時間。

　　第二段石墨化處理的目的是消除或減少波來鐵，其主要作用在於分解波來鐵，或者經過第一段石墨化處理后，在冷卻過程中，防止波來鐵的再形成，第二段石墨化處理應與第一段石墨化裡共同進行，假如無共晶碳化物存在，也可單獨進行，主要的執行步驟，是在變態溫度以下非常緩慢的冷卻，或者在變態溫度以下保持一段時間，對球狀石墨鑄鐵而言，肥粒鐵化后的組織對性質有非常大的影響，對灰鑄鐵而言，肥粒鐵系的組織單使材料變軟而已，雪明碳鐵的分解速率隨著溫度之增加而增加，此現象與第一段石墨化處理結果相似。溫度超過變態溫度范圍，則有部分的組織發生沃斯田鐵化，冷卻時，可在次形成波來鐵，當溫度超過600℃ 時，波來鐵分解非常迅速。直到其完全分解為止，退火時間需要8至12小時，當溫度超過某一臨界點時，此肥粒鐵的生長速率會得到相反的效果，可見要完全成肥粒鐵化所需要的退火時間在4~24小時之間，溫度則在680~740℃之間。

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