退火和正火加热温度范围

    教学情境二　钢的退火与正火

    学习与训练子目标

     了解退火和正火的工艺过程

     熟悉退火的种类

     掌握退火和正火的目的及适用范围

    知识点一　钢 的 退 火

    在生产中，常把热处理分为预先热处理和最终热处理两类。

    预先热处理通常安排在铸造、锻造及焊接等工艺之后，切削加工之前，用以消除前道工序造成的某些缺陷，为随后的切削加工作好准备。

    最终热处理是为了满足工件的使用性能要求。

    退火和正火属于预先热处理，对于使用性能要求不高的工件，也可以作为最终热处理。

    退火是一种将钢加热到一定的温度，保温一定时间后缓慢冷却的热处理工艺。退火的实质是将钢加热使其奥氏体化后进行珠光体转变或加热到临界点以下进行无相变的低温处理。一、退火的目的

    （1）调整硬度，便于加工。适于切削加工的硬度为180～250HBS，而经铸、锻、焊的零件毛坯硬度较高，难于加工，经退火处理后易于切削加工。

    （2）提高塑性，便于冷加工。冷加工会使零件产生加工硬化，可采用退火处理消除硬化。

    （3）消除组织缺陷，改善性能。如消除偏析、晶粒粗大等缺陷。

    （4）消除内应力，稳定尺寸，防止变形开裂。

    二、退火的种类

    实际生产中，退火种类很多，根据退火目的的不同分为以下几类：

    （一）完全退火

    将钢件加热到A_c3线以上30～50℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却到室温的操作称为完全退火，又称为重结晶退火。

    完全退火是为了降低硬度、消除过热缺陷、细化晶粒和消除内应力以改善机械性能。用于中、小型亚共析钢的铸件、锻件及焊接件。

    （二）球化退火

    将过共析钢加热到A_c1线以上20～50℃，缓慢冷却到A_r1（约600℃）出炉空冷至室温的操作称为球化退火。球化退火得到的组织为细粒状珠光体。

    球化退火可使钢中网状二次渗碳体和珠光体中渗碳体球化，以便降低硬度、改善切削加工性能，并为以后淬火作准备。如果退火前钢中已有粗大的网状渗碳体，需要先进行正火处理再球化退火。球化退火主要用于过共析钢和合金工具钢。

    （三）等温退火

    将钢件加热至A_c3线（亚共析钢）以上30～50℃或A_c1线（共析钢或过共析钢）以上20～30℃，保温一定时间，随炉冷却至稍低于A_r1，进行等温转变，然后在空气中冷却的操作称为等温退火。这种工艺周期短，对于碳钢及合金钢等材料的预先热处理有利。

    （四）去应力退火

    将零件加热到A_c1以下100～200℃，一般为500～650℃，保温后缓慢冷至200℃，再出炉空冷的操作称为去应力退火，亦称为低温退火。

    去应力退火主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压及切削加工中的残余应力，以提高尺寸的稳定性，防止形状复杂和截面变化较大的工件在淬火中产生变形或开裂。去应力退火加热温度低于A_c1，所以并无组织结构变化，可消除50%～80%的残余应力。

    （五）再结晶退火

    把经过冷变形的低碳钢（或有色金属）制件加热到再结晶温度以上100～200℃，保温后缓冷的操作称为再结晶退火。主要用于消除加工硬化，以利于继续使用或成形加工。一般低碳钢或低合金钢的再结晶温度为 650～700℃。

    各种退火的加热温度范围如图5-13所示。

    知识点二　钢 的 正 火

    正火是将钢加热到A_c3（亚共析钢） 、 A_c1（共析钢）或A_ccm（过共析钢）以上30～50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的加热温度范围如图5-13所示。

    与退火相比，正火的冷却速度较快，共析转变后生成片层较细的珠光体，即索氏体，因此正火的硬度比退火高。

    一、正火的目的

    正火的目的与退火有相似之处，可以细化晶粒，消除过热缺陷，改善钢的机械性能和切削加工性能，消除热加工造成的组织不均匀及内应力，消除或减少网状渗碳体。

    

    

    图5-1.　退火和正火加热温度范围

    二、正火的适用范围

    （1）用于改善低碳钢或低合金钢的切削加工性能。低碳钢因其硬度低，切削加工性能差，采用正火可使其硬度提高。（2）可以用正火代替中碳钢、合金钢的大直径或形状复杂零件的调质处理。（3）可以用正火来代替铸、锻件的退火处理。

    （4）作为高碳钢的预先热处理，消除粗大网状渗碳体后再进行球化退火。

    正火比退火的生产周期短，操作简便，能量耗费少，故在条件允许的情况下应优先采用正火方法。对于要求不高的普通零件以正火作为最终热处理。

    思考与训练

    复习本教学情境的基本知识，思考选择正确答案。

    一、退火定义

    1.退火是把钢加热到一定温度、保温后＿＿冷却的操作。

    A.缓慢　　　 B.较快 　　　C.快速 　　D.急速

    2.共析钢退火后的组织主要是＿＿。

    A.珠光体 　　B.铁素体 　　C.奥氏体 　　D.马氏体

    3.把钢加热到临界点上或下某一温度，保温一定时间后缓冷，而获得近似稳定状态的组织，这种工艺过程称为＿＿。

    A.退火 　　B.正火　　 C.回火 　　D.淬火

    4.过共析钢的退火组织是＿＿。

    A.F+Fe₃C_Ⅲ 　　B.F+P 　　C.P+Fe₃C_Ⅱ 　　D.P+Fe₃C_Ⅲ

    二、退火的目的

    1.关于退火的目的，正确的叙述是＿＿。

    A.降低硬度，改善切削加工性　　　 B.提高塑性，降低硬度

    C.消除组织缺陷，提高强度 　　　　D.提高强度，防止变形

    2.钢经退火处理后，可使其硬度＿＿　，塑性＿＿。

    A.降低/提高 　　B.提高/降低 　　C.降低/降低 　　D.提高/提高

    3.消除金属塑性变形后产生的残余应力，应采取的措施是＿＿。

    A.回火　　 B.退火　　 C.正火 　　D.淬火

    4.完全退火的目的之一是＿＿。

    A.降低硬度 　　B.降低韧性　　 C.降低塑性　　 D.降低脆性

    三、退火的种类

    1.完全退火是把亚共析钢加热到＿＿温度，保温后缓冷的操作。

    A.＞A₁ 　　B.＞A_c1　　 C.＜A_c3 　　D.＞A_c3

    2.完全退火时应把亚共析钢加热，使之全部为＿＿。

    A.铁素体（F） 　　　　B.铁素体+奥氏体（F+A）

    C.奥氏体（A）　　　　　　D.奥氏体+渗碳体（A+Fe₃C）

    3.不完全退火时应把过共析钢加热，使之全部为＿＿。

    A.铁素体 　　　　 B.铁素体+奥氏体

    C.奥氏体 　　　　D.奥氏体+渗碳体

    4.不完全退火适用于＿＿。

    A.工业纯铁　　 B.亚共析钢 　　C.共析钢　　 D.过共析钢

    5.完全退火亦可称为＿＿。

    A.退火　　 B.重结晶退火　　 C.再结晶退火 　　D.高温扩散退火

    6.不完全退火是把＿＿钢加热到一定温度、保温后缓冷的一种操作。

    A.钢　　　B.亚共析钢 　　　C.共析钢　　　　 D.过共析钢

    7.不完全退火是把过共析钢加热至＿＿，保温后缓冷的一种操作。

    A.A₁+20～50℃ 　　　　B.A_c1+20～50℃

    C.A_cm+20～50℃ 　　　　D.A_ccm+20～50℃

    8.不完全退火实质上是把过共析钢加热到＿＿。

    A.F状态 　　　　　　　　　　　　B.A状态

    C.P+Fe₃C状态 　　　　 D.A+Fe₃C状态

    9.钢的完全退火能够降低硬度、细化组织，适用于＿＿钢和铸钢件、锻件及热轧件。

    A.共析　　 B.亚共析　　 C.过共析 　　D.合金

    10.下列钢经完全退火后，钢可能会析出网状渗碳体。

    A.Q235　　 B.45 　　C.60Si2Mn 　　D.T12

    11.过共析钢进行下列＿＿热处理可能会造成网状渗碳体析出。

    A.完全退火 　　B.再结晶退火 　　C.正火 　　D.去应力退火

    四、球化退火

    1.球化退火的目的是＿＿。

    A.提高塑性 　　B.提高硬度　　 C.细化组织 　　 D.消除网状Fe₃C

    2.球化退火是把＿＿加热到A_c1+20～50℃长时间保温后缓冷的一种操作工艺。

    A.钢 　　B.亚共析钢　　 C.共析钢 　　D.过共析钢

    3.球化退火适用于＿＿。

    A.工业纯铁　　 B.亚共析钢　　 C.共析钢 　　D.过共析钢

    4.球化退火适用于>＿＿。

    A.工业纯铁 　　B.低碳钢 　　C.中碳钢 　　D.高碳钢

    5.球化退火的目的是为了＿＿。

    A.提高硬度 　　　　B.消除网状二次渗碳体

    C.提高塑性 　　　　D.消除应力

    6.碳素工具钢T12钢坯欲加工成刮刀、钻头，应先进行＿＿。

    A.低温退火 　　B.完全退火 　　C.再结晶退火 　　D.球化退火

    7.球化退火的加热温度是＿＿。

    A.＜A₁ 　　B.＜A_c1 　　C.＞A_c1 　　D.＞A_ccm

    五、等温退火

    1.把钢加热使之全部为奥氏体，保温后快速冷却至珠光体转变温度，等温停留一段时间使奥氏体完全转变为珠光体后再空冷至室温，这种操作称为＿＿。

    A.完全退火 B.球化退火 C.等温退火 D.正火

    2.等温退火的目的是。

    A.降低硬度 　　　　　　　B.消除应力

    C.零件截面性能一致 　　　 D.便于切削加工

    3.钢等温退火的加热温度为＿＿。

    A.A₃或A₁ 　　B.A_c3或A_c1 　　C.A_r1或A_r3 　　D.A_c1或A_ccm

    4.等温退火的目的是为了控制零件整个截面上获得相同的＿＿。

    A.成分　　 B.应力　　 C.组织 　　D.变形

    5.等温退火是钢件加热到A_c3或A_c1以上，是为了使内部组织＿＿。

    A.铁素体化　　 B.不完全奥氏体　　 C.完全奥氏体　　 D.奥氏体化

    6.为降低低碳冷轧钢板的硬度，宜采用下列＿＿工艺。

    A.完全退火 　　B.球化退火　　 C.再结晶退火　　 D.等温退火

    7.等温退火相对于一般退火工艺而言，更能＿＿。

    A.减少工件变形 　　　B.消除应力

    C.细化晶粒 　　　　　　D.缩短退火周期

    六、再结晶退火

    1.在船上，用喷灯将用过的紫铜加热至600℃左右后，再放在水中冷却，这种操作属于＿＿。

    A.淬火 　　　　B.再结晶退火

    C.低温退火 　　　 D.完全退火

    2.再结晶退火适用于＿＿。

    A.淬火钢 　　　　　　　B.经冷变形的钢

    C.经热加工的钢 　　　　 D.碳钢

    3.15钢板冷变形后应进行的热处理工艺是＿＿。

    A.低温退火 　　　B.完全退火 　　　C.再结晶退火　　　 D.球化退火

    4.再结晶退火是把经过＿＿的零件，加热至再结晶温度以上，保温后缓冷的一种操作。

    A.热处理　　 B.热加工 　　C.冷加工 　　D.焊接

    5.再结晶退火是＿＿。

    A.有相变退火 　　B.无相变退火 　　C.完全退火　　 D.不完全退火

    6.经冷轧的15钢板要求降低硬度应采用＿＿。

    A.低温退火　　　 B.完全退火 　　　C.不完全退火 　　　D.再结晶退火

    七、低温退火

    1.低温退火的目的是消除＿＿。

    A.脆性 　　　　　　　B.残余内应力

    C.网状二次渗碳体 　　D.组织缺陷

    2.消除加工硬化的正确方法是＿＿。

    A.完全退火 　　B.不完全退火　　 C.再结晶退火　　 D.低温退火

    3.ZG 270—500的铸造齿轮毛坯应采用的热处理工艺是＿＿。

    A.完全退火 　　B.球化退火　　 C.再结晶退火　　　 D.低温退火

    4.下列退火中，无相变的热处理工艺是＿＿

    A.完全退火　　 B.不完全退火 　　C.球化退火　　 D.低温退火

    5.低温退火的加热温度应在＿＿

    A.A₁以下 　　B.A₃以下 　　C.A_c1以下　　 D.A_r1以下

    6.低温退火是＿＿。

    A.有相变退火　　 B.无相变退火　　 C.完全退火 　　D.不完全退火

    八、钢的正火

    1.低碳钢正火处理是为了＿＿。

    A.提高硬度，便于切削 　　　B.提高塑性，降低硬度

    C.提高强度，提高硬度 　　　 D.降低强度，提高塑性

    2.碳钢正火处理后可获得＿＿。

    A.铁素体（F）组织 　　　　 B.珠光体（P）组织

    C.索氏体（S）组织 　　　　D.屈氏体（T）组织

    3.正火是把钢加热至A_c3或A_c1或A_ccm以上30～50℃，保温后在＿＿中冷却一种操作。

    A.空气　　　 B.风　　　 C.水 　　　D.随炉

    4.为改善低碳钢的切削加工性应进行＿＿热处理。

    A.等温退火　　 B.完全退火　　 C.球化退火 　　D.正火

    5.正火能够代替完全退火，获得的组织强度和硬度和退火相比＿＿。

    A.更高 　　B.更低　　 C.一样　　 D.不一定

    6.用正火代替调质处理一般适用于＿＿，用正火进行球化退火前的处理适用于＿＿。

    A.低碳钢/高碳钢 　　　　　 B.中碳钢/低碳钢

    C.高碳钢/中碳钢 　　　　　 D.中碳钢/高碳钢