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大拉退火裝置的退火工藝都有哪些目的及方法?

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大拉退火裝置的退火工藝都有哪些目的及方法?

發布日期:2020-07-23 作者: 點擊:

大拉退火裝置的退火工藝都有哪些目的及方法?

大拉退火裝置

退火是一種金屬熱處理工藝,指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時間,然后以適宜速度冷卻。目地是減少強度,提升鉆削生產加工特性,消除內應力,平穩規格,降低形變和裂痕趨向,優化晶體,調節顯微鏡組織,消除缺點。準確的說,退火是一種對材料的熱處理工藝,包括金屬材料、非金屬材料。除此之外,新材料的退火目地與傳統式金屬材料不一樣。

退火目的:


(1)降低硬度,改善切削加工性。

(2)消除殘余應力,穩定尺寸,減少變形與裂紋傾向。

(3)細化晶粒,調整組織化,消除組織化缺陷。

(4)均勻材料組織化和成分,改善材料性能或為以后熱處理做組織化準備。

在生產中,退火工藝應用很廣泛。根據工件要求退火的目的不同,退火的工藝規范有多種,常用的有完全退火、球化退火、和去應力退火等。


退火方法:

退火的一個最主要工藝參數是最高加熱溫度(退火溫度),大多數合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度,視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種各樣有色板塊鋁合金的退火溫度小于固相線的溫度,高過或小于熱處理回火線的溫度。


1、重結晶退火——完全退火

應用于平衡加熱和冷卻時有固態相變(重結晶)發生的合金。退火溫度是高過或小于各鋁合金改變溫度的溫度。加熱和冷卻都是緩慢的。合金于加熱和冷卻過程中各發生一次相變重結晶,故稱為重結晶退火,常被簡稱為退火。

這種退火方法,相當普遍地應用于鋼。鋼的重結晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(共析鋼或過共析鋼)以上30~50℃,保持適當時間,然后緩慢冷卻下來。通過加熱過程中發生的珠光體(或者還有先共析的鐵素體或滲碳體)轉變為奧氏體(第一回相變重結晶)以及冷卻過程中發生的與此相反的第二回相變重結晶,形成晶粒較細、片層較厚、組織化均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。退火溫度在Ac3以上(亞共析鋼)使鋼發生完全的重結晶者,稱為完全退火,退火溫度在Ac1與Ac3之間(亞共析鋼)或Ac1與Acm之間(過共析鋼),使鋼發生部分的重結晶者,稱為不完全退火。前者主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件,以消除組織化缺陷(如魏氏組織化、帶狀組織化等),使組織化變細和變均勻,以提高鋼件的塑性和韌性。后者主要用于中碳和高碳鋼及低合金結構鋼的鍛軋件。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時,形成的珠光體較細、硬度較高;若停鍛、停軋溫度過低,鋼件中還有大的內應力。這時,不徹底退火能夠替代徹底退火,使鐵素體重結晶、晶體變軟,另外減少強度,清除內應力,提升鉆削性。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過共析鋼球化退火,也是不完全退火。

重結晶退火也用于非鐵合金,比如說鈦合金于加熱和冷卻時發生同素異構轉變,低溫為α相(密排六方結構),高溫為β相(體心立方結構),其中間是“α+β”兩相區,即相變溫度區間。為了得到接近平衡的室溫穩定組織化和細化晶粒,也進行重結晶退火,即緩慢加熱到高于相變溫度區間不多的溫度,保溫適當時間,使合金轉變為β相的細小晶粒;然后緩慢冷卻下來,使β相再轉變為α相或α+β兩相的細小晶粒。


2、不完全退火

不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1-Ac3之間溫度,達到不完全奧氏體化,隨之緩慢冷卻的退火工藝。

不完全退火主要適用于中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等,其目的是細化組織化和降低硬度,加熱溫度為Ac1+(40-60)℃,保溫后緩慢冷卻。


3、等溫式退火

應用于鋼和某些非鐵合金如鈦合金的一種控制冷卻的退火方法。對鋼來說,是緩慢加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(共析鋼和過共析鋼)以上不多的溫度,保溫一段時間,使鋼奧氏體化,然后迅速移入溫度在A1以下不多的另一爐內,等溫保持直到奧氏體全部轉變為片層狀珠光體(亞共析鋼還有先共析鐵素體;過共析鋼還有先共析滲碳體)為止,最后以任意速度冷卻下來(通常是出爐在空氣中冷卻)。等溫保持的大致溫度范圍在所處理鋼種的等溫轉變圖上A1至珠光體轉變鼻尖溫度這一區間之內(見過冷奧氏體轉變圖);具體溫度和時間,主要根據退火后所要求的硬度來確定。等溫溫度不可過低或過高,過低則退火后硬度偏高;過高則等溫保持時間需要延長。鋼的等溫退火的目的,與重結晶退火基本相同,但工藝操作和所需設備都比較復雜,所以通常主要是應用于過冷奧氏體在珠光體型相變溫度區間轉變相當緩慢的合金鋼。后者若采用重結晶退火方法,往往需要數十小時,很不經濟;采用等溫退火則能大大縮短生產周期,并能使整個工件獲得更為均勻的組織化和性能。等溫退火也可在鋼的熱加工的不同階段來用。比如,假如冷硬碳素鋼從高溫制冷到室內溫度,在產生馬氏體改變的表層會出現裂痕,假如在等溫爐中熱錠或板坯在700℃上下制冷,裂痕便會防止直至鐵素體改變進行。

含β相穩定化元素較高的鈦合金,其β相相當穩定,容易被過冷。過冷的β相,其等溫轉變動力學曲線與鋼的過冷奧氏體等溫轉變圖相似。為了縮短重結晶退火的生產周期并獲得更細、更均勻的組織化,亦可采用等溫退火。

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