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摘 要我们将金属的热处理工艺分为表面热处理和常规热处理两大类,然后根据热处理不同的加热的温度、介质和冷却方式,将表面热处理和常规热处理又可划分为若干小类.采用不同的热处理工艺对同一种金属进行热处理,就可以获得不一样的组织及性能.铁碳合金的常规热处理可分为正火、退火、回火和淬火四种基本工艺.本文介绍了热处理之退火的相关原理、分类及应用.
关 键 词金属工件；热处理；退火
中图分类号TG161文献标识码A文章编号1674—6708（2012）76—0177—02
所谓热处理,是采用适当的方式对固态的金属工件加热到一定温度,并在相应温度下进行保温,然后以相应的方式进行冷却,从而获得我们所需要的组织结构与性能的生产工艺,包括加热、保温和冷却三个阶段.热处理可以充分发挥金属材料的性能潜力,改善了金属的力学性能和工艺性能,是保证零件质量、寿命和可靠性的重要工艺.
我们将金属的热处理工艺分为表面热处理和常规热处理两大类,然后根据热处理不同的加热的温度、介质和冷却方式,将表面热处理和常规热处理又可划分为若干小类.采用不同的热处理工艺对同一种金属进行热处理,就可以获得不一样的组织及性能.铁碳合金的常规热处理可分为正火、退火、回火和淬火四种基本工艺.
退火的定义是指将工件加热到适当温度,保持一定时间,然后进行缓慢冷却的工艺过程.材料的退火可以使其内部组织结构接衡状态,使工件获得良好的使用性能及工艺性能,并为其进一步的淬火作好组织准备.
钢的退火工艺种类很多,根据钢的成分不同、原始状态不同及使用目的不同,我们将退火分为球化退火、去应力退火、扩散退火、完全退火、再结晶退火、等温退火和不完全退火等.
退火有个重要的工艺参数,即退火温度（也称最高的加热温度）,例如碳素钢是以铁碳合金相图为基础来选择相应的退火温度.
1扩散退火（又称均匀化退火）
扩散退火是指将工件加热到适当的温度,然后进行长时间保温,使组织内的原子扩散充分,然后慢慢冷却的退火工艺,扩散退火的目的是使工件的组织均匀化,减小成分偏析.
加热温度：一般在钢的熔点以下100℃～200℃；
保温时间：一般为10h～20h；
冷却方法：随炉冷却至500℃～350℃后出炉空冷.
由上可知扩散退火的加热温度较高,保温时间较长,原子有利于扩散,但这种退火工艺同时会造成钢的晶粒粗大,影响其性能,所以扩散退火后必须再进行一次完全退火或正火,以细化晶粒,改善组织.扩散退火主要用于消除或改善铸锭、铸件或锻坯等化学成分偏析和组织的不均匀.
2完全退火
完全退火是指将亚共析钢加热到Ac3以上30℃～50℃,使其完全奥氏体化,保温一定时间后,缓慢冷却（随炉或埋入干砂、石灰中）,以获得接衡组织的热处理工艺.
加热温度：Ac3以上30℃～50℃；
保温时间：一般为2h～3h；
冷却方法：保温完成后,停止加热,随炉冷却至500℃左右后出炉空冷.
完全退火的主要目的是细化晶粒,消除内应力,降低硬度,改善切削加工性能,并为加工后零件的淬火作好组织准备等.主要用于亚共析钢的铸件、锻件、焊接件等.
3等温退火
等温退火是将工件加热到适当的温度,保温一定时间后较快冷却到珠光体温度区间的某一温度,并保持等温使其奥氏体转变为珠光体组织,然后空冷的热处理工艺.
加热温度：亚共析钢Ac3以上30℃～50℃；共析钢和过共析钢Ac1以上10℃～20℃
保温时间：一般为2h～4h；
冷却方法：随炉（开炉门）较快的冷却到珠光体温度区间的某一温度,（关炉门）保持等温（2h～3h）使奥氏体转变为珠光体型组织,然后出炉空冷.
等温退火的目的与完全退火相同,且能得到更为均匀的组织和硬度,可有效缩短退火时间.等温退火主要用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢,可大大缩短退火时间.
4球化退火
球化退火是将钢加热到Ac1以上10℃～20℃,保温一段时间后以适当的方式冷却使钢中的碳化物球状化的工艺方法.
加热温度：Ac1以上20℃～30℃,如图示；
保温时间：根据材料和工件的实际情况确定保温时间；
冷却方法：以不大于50℃/h的速度随炉冷却.
球化退火的目的是降低工件的硬度,改善其切削加工性能,提高其塑性、韧性,为淬火作好组织上的准备.球化退火主要应用于共析、过共析钢及合金钢的锻件、轧件等.
5去应力退火
去应力退火是指将钢件加热到Ac1以下（100～200）℃,保温一定时间后缓慢冷却的工艺方法.
加热温度：Ac1以下100℃～200℃（一般取500℃～650℃）；
保温时间：适当时间（一般按3min/mm计算）；
冷却方法：随炉冷却至200℃后出炉空冷.
去应力退火是为了去除工件由于塑性形变加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火.零件中存在内应力十分有害,会使零件在加工及使用过程中发生变形,影响工件的精度.因此,形变加工、机械加工、铸造、锻造、热处理、焊接后的工件,应采用去应力退火来消除去应力.
6再结晶退火
金属经过冷变形加工后,其晶粒被冷加工所挤碎、压扁或拉长,我们通过加热使其达到再结晶温度以上,再经保温后按某一方式进行冷却的热处理工艺称为再结晶退火.
加热温度：再结晶温度以上100℃～200℃；
保温时间：以完成晶粒转变为准；
冷却方法：随炉冷却至某一温度,然后出炉空冷至室温.
再结晶退火目的是通过加热使变形的晶粒原子活化然后重新结晶成均匀的晶粒,从而消除组织残余应力,降低工件硬度和强度,提高其塑性,以便于进一步冷加工.
7不完全退火
将工件加热到Ac1与Accm或Ac1与Ac3之间某一温度,保温后缓慢冷却的热处理工艺称为不完全退火.
加热温度：Ac1与Accm或Ac1与Ac3之间某一温度；
保温时间：一般为2h～3h；
冷却方法：随炉冷却至某一温度后出炉空冷.
不完全退火的加热温度比完全退火的加热温度低,是将工件加热到半奥氏体化进行退火,可以应用于过共析钢和亚共析钢,目的是消除工件中残余的内应力,降低珠光体组织的硬度,从而进一步提高工件的综合机械性能.
由上述几种常见退火方式可知,退火的目的在于：1）细化晶体的晶粒,均匀工件内部组织,减小成分偏析,为以后的热处理工艺做好组织上的准备；2）消除工件内部残余的内应力,以防工件内应力过大而开裂或变形；3）降低工件的硬度,提高其塑性,以便于以后的冷变形加工和切削加工.