第四章 退火与正火 Chapter IV Annealing and Normalizing将金属及其合金加热、保温和冷却，使其组织结构 达 到或接近平衡状态平衡状态的热处理工艺称为退火或正火。退火 一 般是在炉内缓冷，正火一般是空冷。主要应用于各类铸 、 锻、焊工件的毛坯或半成品，消除冶金及热加工过程中 产 生的缺陷，并为以后的机械加工及热处理准备良好的组 织 状态。因此，通常把退火及正火称为预先热处理预先热处理。此外 ， 通过正火可以细化组织，适当提高强度，也可作为某些 钢 件的最后热处理工艺最后热处理工艺。钢的退火与正火工艺需遵循奥氏体形成和珠光体转奥氏体形成和珠光体转 变变 的基本规律。 4.2 4.2 正火工艺正火工艺 概念 目的与应 用 组织与性 能 工艺缺陷4.1 4.1 退火工艺退火工艺 4.2 4.2 正火工艺正火工艺 4.3 4.3 退火、正火后的组织性能及工艺缺陷退火、正火后的组织性能及工艺缺陷 将亚共析钢加热到Ac3以上(3050) 、 过共析钢加热到Acm以上（3050） ， 保温一定时间后在空气中冷却的热处 理 工艺方法。 加热温度要足够高， 一般要求得到均匀的 单相奥氏体组织，工 件透热均温后再于空 气中自然冷却。过冷 奥氏体在空冷中发生 共析转变，在亚共析 及过共析钢中还将析 出先共析产物铁 素体或Fe3C。 目的与应用： 改善切削加工性金属的最佳切削加工硬度为170230HBS。 wC0.45的中、高碳钢锻件中出现退火时A化T低，冷却过快，球化不充分或K弥散度较大。也往往与 装炉量过大、炉温不均匀有关。可通过第二次退火改善。 3.2 过热/Overheat加热T过高，保温t过长及炉内T不均匀等均可造成局部过热。当冷 却较快时，中碳钢中常出现粗大魏氏组织，使钢的机械性能恶化。可通过完全退火使晶粒细化加以改善。 3.3 球化不完全/Partly spheroidized过共析钢中的欠热组织，钢中尚具有细小片状碳化物存在，该组织 硬度偏高，而且在淬火加热时易溶解，使淬火开裂倾向增加，残余 奥氏体量较多。球化退火前有较严重的网状碳化物，在退火时会出现聚集。可通过正火和球化退火改进，并严格控制球化退火时的奥氏体化温 度、时间及冷却规范。常见工艺缺陷：3.4 脱碳/Decarbonization在氧化性介质中加热时，工件毛坯在预先热处理过程中产生的脱 碳层应在规定的工艺公差之内，以便在后续加工工序中去除， 否则将导致淬火后的硬度不足或淬裂危险。采用真空或保护气氛加热。 3.5 退火石墨碳/Annealing graphite在碳素工具钢或合金钢中由于终锻温度过高（1000），冷却 缓慢或退火加热温度较高；在石墨化温度范围长时间停留或多 次返修退火均容易在钢中出现石墨碳。在石墨碳周围形成低碳大块铁素体，严重时断口呈黑色。石墨碳 的出现会降低硬度，同时由于石墨对基体的割裂作用，降低了 表面加工光洁度，刀具在使用中易崩刃及出现早期磨损。易形 成淬火软点，对性能不利。一般作报废处理，也可通过扩散退火+重新正常退火挽救。 习题四1、填空题(1) 将金属及其合金加热、保温和冷却，使其组织结构达到或接近 的热处理工艺称为退火或正火。退火一般是 ，正火一般是 。主要应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品，因此，通常把退火 及正火称为 热处理。(2) 使钢经退火软化的最佳规范是将钢加热到临界温度以上 的温 度（ 钢在Ac3以上），然后在低于Ar1 不超过40的温度范围令其发 生 转变。(3) 是为了改善或消除在冶金过程中形成的成分不均匀性而实行 的退火。(4) 低温退火和再结晶退火，由于只需结构转变无需 ，可在 临界温度下加热、保温和冷却，从而使钢达到平衡状态。(5) 正火比退火生产周期 ，节省能源，所以低碳钢多采用 而不采用 。 2、问题答 完全退火与等温退火有什么异同？ 经完全退火与正火后的组织有什么区别？ 何为球化退火？为什么工具钢要进行球化退火而不采用完全退火 ？常用球化退火工艺有哪几种？并用工艺曲线简示之。 何为退火、正火？其目的如何？实际生产中如何正确选用退火与 正火工艺？ 3、思考题 在生产中常用增加珠光体量的方法来提高亚共析钢的强度，为此 应采用何种热处理工艺，为什么？ 现有一批45钢普通车床传动齿轮，其工艺路线为：锻造热处理 机加工感应加热淬火低温回火磨削。试问锻后应进行何 种热处理？为什么？ 指出下列钢件的锻件毛坯进行预先热处理正火的主要目的及正火 后的显微组织：20钢齿轮；45钢小轴；T12锉刀。 确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织： 冷轧后的15钢钢板（要求低硬度）；ZG270500（ZG35）的齿 轮；锻造过热的60钢钢坯；具有片状渗碳体的T12钢坯。 20钢齿轮wC0.25%，退火后硬度过低，粘刀，表面粗糙正火，细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性。先共析F+片P 45钢小轴中碳结构钢的轧、锻、铸及焊件，热加工后容易出现晶粒粗大的过热 组织如魏氏组织和带状组织正火可细化晶粒、均匀组织、消除内应力，可作为最终热处理之前的 预备热处理。先共析F+片P T12锉刀过共析钢在淬火前进行球化退火，以便于进行机械加工，并为淬火作 好组织准备。但当钢中存在严重的网状K时，球化退火效果不好。正火在空气中冷却速度较快，二次渗碳体不能像退火时那样沿晶界完 全析出形成连续网状，可以抑制或消除网状二次渗碳体的形成，有利 于球化退火。先共析K+片P冷轧后的15钢钢板（要求低硬度）冷轧冷变形加工硬化强度、硬度塑性、韧性再结晶退火细化晶粒，消除加工硬化。 ZG270500（ZG35）的齿轮wC=0.35%，亚共析铸件等温退火或完全退火细化晶粒、降低硬度、提高塑性（改善切削加工性）、去除内应力 锻造过热的60钢钢坯wC=0.6%，亚共析锻件，过热，粗大晶粒等温退火或完全退火细化晶粒、降低硬度、提高塑性（改善切削加工性）、去除内应力 具有片状渗碳体的T12钢坯过共析钢，片状K球化退火：一次球化退火获得粒状P，降低硬度，改善切削加工性，为淬火做好组织准备。