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退火(热处理工艺)
添加时间:2020/5/26 8:52:55

退火一种金属热处理工艺指的是将金属缓慢加热到必定温度,坚持满足时刻,然后以适宜速度冷却。意图是下降硬度,改善切削加工性;下降剩余应力,安稳尺寸,削减变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整安排,消除安排缺点。精确的说,退火是一种对资料的热处理工艺,包含金属资料、非金属资料。并且新资料的退火意图也与传统金属退火存在异同。

将金属加热到必定温度,坚持满足时刻,然后以适宜速度冷却,一般是缓慢冷却,有时是操控冷却)的一种金属热处理工艺。

(1) 下降硬度,改善切削加工性.

(2)下降剩余应力,安稳尺寸,削减变形与裂纹倾向;

(3)细化晶粒,调整安排,消除安排缺点。

(4)均匀资料安排和成分,改善资料功能或为今后热处理做安排预备。

在生产中,退火工艺应用很广泛。依据工件要求退火的意图不同,退火的工艺规范有多种,常用的有彻底退火、球化退火、和去应力退火等。

退火的一个最首要工艺参数是最高加热温度(退火温度),大大都合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为根底的,如碳素钢以铁碳平衡图为根底(图1)。各种钢(包含碳素钢及合金钢)的退火温度,视详细退火意图的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶线温度以上或以下的某一温度。

重结晶退火——彻底退火

应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发作的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或

退火

退火

以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发作一次相变重结晶,故称为重结晶退火,常被简称为退火。

这种退火办法,恰当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(共析钢或过共析钢)以上30~50℃,坚持恰当时刻,然后缓慢冷却下来。经过加热过程中发作的珠光体(或许还有先共析的铁素体或渗碳体)改动为奥氏体(第一回相变重结晶)以及冷却过程中发作的与此相反的第二回相变重结晶,构成晶粒较细、片层较厚、安排均匀的珠光体(或许还有先共析铁素体或渗碳体)。退火温度在Ac3以上(亚共析钢)使钢发作彻底的重结晶者,称为彻底退火,退火温度在Ac1与Ac3之间 (亚共析钢)或Ac1与Acm之间(过共析钢),使钢发作部分的重结晶者,称为不彻底退火。前者首要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件,以消除安排缺点(如魏氏安排、带状安排等),使安排变细和变均匀,以提高钢件的塑性和韧性。后者首要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧后的冷却速度较大时,构成的珠光体较细、硬度较高;若停锻、停轧温度过低,钢件中还有大的内应力。此时可用不彻底退火代替彻底退火,使珠光体发作重结晶,晶粒变细,一起也下降硬度,下降内应力,改善被切削性。此外,退火温度在Ac1与Acm之间的过共析钢球化退火,也是不彻底退火。

重结晶退火也用于非铁合金,例如钛合金于加热和冷却时发作同素异构改动,低温为 α相(密排六方结构),高温为 β相(体心立方结构),其中间是“α+β”两相区,即相变温度区间。为了得到挨近平衡的室温安稳安排和细化晶粒,也进行重结晶退火,即缓慢加热到高于相变温度区间不多的温度,保温恰当时刻,使合金改动为β相的细微晶粒;然后缓慢冷却下来,使β相再改动为α相或α+β两相的细微晶粒 [1]  。

不彻底退火

不彻底退火是将铁碳合金加热到Ac1-Ac3之间温度,到达不彻底奥氏体化,随之缓慢冷却的退火工艺。

不彻底退火首要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等,其意图是细化安排和下降硬度,加热温度为Ac1+(40-60)℃,保温后缓慢冷却 [1]  。

等温式退火

应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种操控冷却的退火办法。对钢来说,是缓慢加热到 Ac3(亚共析

退火

退火

钢)或 Ac1(共析钢和过共析钢)以上不多的温度,保温一段时刻,使钢奥氏体化,然后迅速移入温度在A1以下不多的另一炉内,等温坚持直到奥氏体全部改动为片层状珠光体(亚共析钢还有先共析铁素体;过共析钢还有先共析渗碳体)停止,最终以任意速度冷却下来(一般是出炉在空气中冷却)。等温坚持的大致温度规模在所处理钢种的等温改动图上A1至珠光体改动鼻尖温度这一区间之内(见过冷奥氏体改动图);详细温度和时刻,首要依据退火后所要求的硬度来确认(图2)。等温温度不行过低或过高,过低则退火后硬度偏高;过高则等温坚持时刻需求延伸。钢的等温退火的意图,与重结晶退火基本相同,但工艺操作和所需设备都比较复杂,所以一般首要是应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间改动恰当缓慢的合金钢。后者若选用重结晶退火办法,往往需求数十小时,很不经济;选用等温退火则能大大缩短生产周期,并能使整个工件取得更为均匀的安排和功能。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来用。例如,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时,当心部改动为马氏体之时,在已发作了马氏体相变的外层就会呈现裂纹;若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程中放入700℃左右的等温炉内,坚持等温直到珠光体相变完成后,再出炉空冷,则可免生裂纹。

含β相安稳化元素较高的钛合金,其β相恰当安稳,简单被过冷。过冷的β相,其等温改动动力学曲线(图3)与钢的过冷奥氏体等温改动图类似。为了缩短重结晶退火的生产周期并取得更细、更均匀的安排,亦可选用等温退火 [1]  。

均匀化退火

亦称分散退火。应用于钢及非铁合金(如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等)的铸锭或铸件的一种退火

退火办法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度,长时刻保温,然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发作固态分散,来减轻化学成分不均匀性(偏析),首要是减轻晶粒标准内的化学成分不均匀性(晶内偏析或称枝晶偏析)。均匀化退火温度所以如此之高,是为了加快合金元素分散,尽可能缩短保温时刻。合金钢的均匀化退火温度远高于Ac3,一般是1050~1200℃。非铁合金锭进行均匀化退火的温度一般是“0.95×固相线温度(K)”,均匀化退火因加热温度高,保温时刻长,所以热能消耗量大   。

球化退火

只应用于钢的一种退火办法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或许使温度在A1上下周期改动,然后缓冷下来。意图在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状,均匀分布于铁素体基体中(这种安排称为球化珠光体)。具有这种安排的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变才能大。对工具钢来说,这种安排是淬火好的原始安排 [1]  。

去应力式退火

去应力退火是将工件加热到Ac1以下的恰当温度(非合金钢在500~600℃),保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。去应力加热温度低,在退火过程中无安排改动,首要适用于毛坯件及经过切削加工的零件,意图是为了消除毛坯和零件中的剩余应力,安稳工件尺寸及形状,削减零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向 [1]  。

退火工艺

球化退火的详细工艺

①一般(缓冷)球化退火,缓冷适用于大都钢种,尤其是装炉量大时,操作比较便利,但生产周期长;②等温球化退火,适用于大都钢种,特别是难于球化的钢以及球化质量要求高的钢(如翻滚轴承钢);其生产周期比一般球化退火短,不过需求有能够操控共析改动前冷却速率的炉子;③周期球化退火,适用于原始安排为片层状珠光体安排的钢,其生产周期也比一般球化退火短,不过在设备装炉量大的条件下,很难按操控要求改动温度,故在生产中未广泛选用;④低温球化退火,适用于经过冷形变加工的钢以及淬火硬化过的钢(后者一般称为高温软化回火⑤形变球化退火,形变加工对球化有加快作用,将形变加工与球化结合起来,可缩短球化时刻。它适用于冷、热形变成形的钢件和钢材(如带材)。

再结晶退火工艺

应用于经过冷变形加工的金属及合金的一种退火办法。意图为使金属内部安排变为细微的等轴晶粒,消除形变硬化,康复金属或合金的塑性和形变才能(回复和再结晶)。若欲坚持金属或合金表面亮光,则可在可控气氛的炉中或真空炉中进行再结晶退火。

去除应力退火 铸、锻、焊件在冷却时因为各部位冷却速度不同而发作内应力,金属及合金在冷变形加工中以及工件在切削加工过程中也发作内应力。若内应力较大而未及时予以去除,常导致工件变形甚至构成裂纹。去除应力退火是将工件缓慢加热到较低温度(例如,灰口铸铁是500~550℃,钢是500~650℃),保温一段时刻,使金属内部发作弛豫,然后缓冷下来。应该指出,去除应力退火并不能将内应力彻底去除,而仅仅部分去除,从而消除它的有害作用。

还有一些专用退火办法,如不锈耐酸钢安稳化退火;软磁合金磁场退火;硅钢片氢气退火;可锻铸铁可锻化退火等。

退火技术

半导体退火

半导体芯片在经过离子注入今后就需求退火。因为往半导体中注入杂质离子时,高能量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞,使一些晶格原子发作位移,成果构成大量的空位,将使得注入区中的原子排列混乱或许变成为非晶区,所以在离子注入今后有必要把半导体放在必定的温度下进行退火,以康复晶体的结构和消除缺点。一起,退火还有激活施主和受主杂质的功能,即把有些处于空隙位置的杂质原子经过退火而让它们进入代替位置。退火的温度一般为200~800C,比热分散掺杂的温度要低得多 [2]  。

蒸腾电极金属退火

蒸腾电极金属今后需求进行退火,使得半导体表面与金属能够构成合金,以触摸良好(减小触摸电阻)。这时的退火温度要选取得稍高于金属-半导体的共熔点(对于Si-Al合金,为570度) 。



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