淺談金屬熱處理之退火

襄陽汽車職業技術學院 王俊雄

退火的定義是指將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后進行緩慢冷卻的工藝過程。材料的退火可以使其內部組織結構接近平衡狀態，使工件獲得良好的使用性能及工藝性能，并為其進一步的淬火作好組織準備。

鋼的退火工藝種類很多，根據鋼的成分不同、原始狀態不同及使用目的不同，我們將退火分為球化退火、去應力退火、擴散退火、完全退火、再結晶退火、等溫退火和不完全退火等。

退火有個重要的工藝參數，即退火溫度（也稱最高的加熱溫度）。

（1）擴散退火（又稱均勻化退火）。擴散退火是指將工件加熱到適當的溫度，然后進行長時間保溫，使組織內的原子擴散充分，然后慢慢冷卻的退火工藝，擴散退火的目的是使工件的組織均勻化，減小成分偏析。加熱溫度：一般在鋼的熔點以下100～200℃；保溫時間：一般為10～20 h；冷卻方法：隨爐冷卻至500～350℃后出爐空冷。擴散退火后必須再進行一次完全退火或正火，以細化晶粒，改善組織。擴散退火主要用于消除或改善鑄錠、鑄件或鍛坯等化學成分偏析和組織的不均勻。

（2）完全退火。完全退火是指將亞共析鋼加熱到Ac3以上30～50℃，使其完全奧氏體化，保溫一定時間后，緩慢冷卻（隨爐或埋入干砂、石灰中），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。

加熱溫度：Ac3以上30～50℃；

保溫時間：一般為2～3 h；冷卻方法：保溫完成后，停止加熱，隨爐冷卻至500℃左右后出爐空冷。

完全退火的主要目的是細化晶粒，消除內應力，降低硬度，改善切削加工性能。

（3）等溫退火。等溫退火是將工件加熱到適當的溫度，保溫一定時間后較快冷卻到珠光體溫度區間的某一溫度，并保持等溫使其奧氏體轉變為珠光體組織，然后空冷的熱處理工藝。

加熱溫度：亞共析鋼Ac3以上30～50℃；共析鋼和過共析鋼Ac1以上10～20℃。保溫時間：一般為2～4 h；冷卻方法：隨爐較快地冷卻到珠光體溫度區間的某一溫度，保持等溫使奧氏體轉變為珠光體型組織，然后出爐空冷。等溫退火的目的與完全退火相同，且能得到更為均勻的組織和硬度，可有效縮短退火時間。

（4）球化退火。球化退火是將鋼加熱到Ac1以上10～20℃，保溫一段時間后以適當的方式冷卻使鋼中的碳化物球狀化的工藝方法。加熱溫度：Ac1以上20～30℃。保溫時間：根據材料和工件的實際情況確定保溫時間；冷卻方法：以不大于50℃/h的速度隨爐冷卻。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、韌性。

（5）去應力退火。去應力退火是指將鋼件加熱到Ac1以下100～200℃，保溫一定時間后緩慢冷卻的工藝方法。加熱溫度：Ac1以下100～200℃（一般取500～650℃）；保溫時間：適當時間（一般按3min/mm計算）；冷卻方法：隨爐冷卻至200℃后出爐空冷。去應力退火是為了去除工件由于塑性形變加工、焊接等造成的以及鑄件內存在的殘余應力而進行的退火。

（6）再結晶退火。金屬經過冷變形加工后，其晶粒被冷加工所擠碎、壓扁或拉長，再經保溫后按某一方式進行冷卻的熱處理工藝稱為再結晶退火。加熱溫度：再結晶溫度以上100～200℃；保溫時間：以完成晶粒轉變為準；冷卻方法：隨爐冷卻至某一溫度，然后出爐空冷至室溫。再結晶退火目的是通過加熱使變形的晶粒原子活化，然后重新結晶成均勻的晶粒，從而消除組織殘余應力，降低工件硬度和強度，提高其塑性，以便于進一步冷加工。

（7）不完全退火。將工件加熱到Ac1與Accm或Ac1與Ac3之間某一溫度，保溫后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為不完全退火。加熱溫度：Ac1與Accm或Ac1與Ac3之間某一溫度；保溫時間：一般為2～3 h；冷卻方法：隨爐冷卻至某一溫度后出爐空冷。不完全退火的加熱溫度比完全退火的加熱溫度低，是將工件加熱到半奧氏體化進行退火，可以應用于過共析鋼和亞共析鋼，目的是消除工件中殘余的內應力，降低珠光體組織的硬度。退火的目的在于：①細化晶體的晶粒，均勻工件內部組織，減小成分偏析，為以后的熱處理工藝做好組織上的準備；②消除工件內部殘余的內應力，以防工件內應力過大而開裂或變形；③降低工件的硬度，提高其塑性，以便于以后的冷變形加工和切削加工。

[1]《有色金屬及其熱處理》編輯組[M].有色金屬及其熱處理.1版.北京：國防工業出版社，1981.

[2]劉永銓主編.鋼的熱處理[M].1版.北京：冶金工業出版社，1981.