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退火一般包括將鋼加熱到臨界溫度以上20~30℃，保持一定時間，然后用爐子慢慢冷卻到室溫。退火組織一般是分布在鐵素體基體上的碳化物，接近平衡組織。退火的目的是降低鋼的硬度，使坯料易于冷成型。消除鋼中的內應力；使鋼的化學成分均勻，細化鋼的晶粒，改善鋼的結構，并為后續(xù)加工工序做準備。此外，一些低于臨界溫度的熱處理通常也被稱為退火，如應力消除退火、軟化退火或再結晶退火等。
退火工藝應根據(jù)退火目的確定退火的成功或失敗幾乎完全取決于奧氏體的形成和均勻化，以及隨后在緩慢冷卻期間在適當過冷下奧氏體的分解。
熱加工(鍛造和軋制)后緩冷鋼的金相組織是鐵素體和碳化物的混合組織。碳化物的含量和分布通常取決于鋼的化學成分、停止鍛造或軋制的溫度以及冷卻速度。退火的允許加熱速率隨鋼的化學成分和原始結構而變化。一般來說，工具鋼和模具鋼中的合金元素導熱性差，所以在低溫階段(600℃以下)必須緩慢升溫，大部分零件必須加熱均勻，整體加熱速度要慢。[/小時/]奧氏體形成的速度和成分的均勻性決定了退火溫度和保溫時間。加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體形成越快，成分越均勻。然而，應該注意的是，加熱溫度越高，奧氏體晶粒將變得越粗，導致材料性能下降。高溫奧氏體的均勻范圍、晶粒尺寸和碳化物顆粒的存在與否對鋼的退火組織有決定性的影響。單相均勻奧氏體緩慢冷卻后，除晶界上存在不同量的先共析鐵素體或碳化物外，晶粒中會發(fā)現(xiàn)不同厚度的珠光體。如果以分散狀態(tài)分布的碳化物顆粒存在于奧氏體中，并且在緩慢冷卻過程中保持在稍低的臨界點較長時間，則會形成球形滲碳體。高碳高鉻冷加工模具鋼和其他高碳高合金鋼由于其特殊的碳化物非常穩(wěn)定，很難溶解到奧氏體中，因此加熱溫度高于Accm并長期保持，獲得單一奧氏體結構。
工具鋼和模具鋼的退火優(yōu)選在具有保護氣氛的熱處理爐中進行，以防止氧化或脫碳等。共析產物的數(shù)量和珠光體的厚度會影響模具鋼退火后的各項性能，因此必須控制模具鋼退火、加熱和保溫后的冷卻速度。在退火的正常緩慢冷卻條件下，冷卻速度越快，奧氏體轉變溫度越低，珠光體片層也將隨著轉變溫度的降低而變薄，次共析產物的數(shù)量也將隨著冷卻速度的增加而減少。
1。完全退火和不完全退火
完全退火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上，并保持溫度足夠長的時間，以將組織完全轉變成奧氏體，使奧氏體均勻化或基本均勻化，然后緩慢冷卻完全退火的目的是軟化鋼零件，以便隨后進行機械切割或塑性變形處理。細化鋼的晶粒，消除內應力，為淬火準備合適的組織。[/小時/]為了達到上述目的，完全退火的加熱溫度通常設定為20至30℃。c.高于Ac3。然而，工具鋼和模具鋼通常含有強碳化物形成元素，如鎢、鉻、鋁和釩。奧氏體化溫度的適當提高可以使它們形成的碳化物更快地溶解到奧氏體中。
通常，完全退火需要很長時間。為了縮短加工時間，保溫后可盡快將鋼件的退火加熱溫度降低到略低于較低的臨界溫度。之后，在珠光體轉變溫度范圍內以適當?shù)睦鋮s速率緩慢冷卻珠光體，以轉變成符合要求的金相組織和性能。
對于亞共析鋼，不完全退火的加熱溫度在AC1和AC3之間，而對于過共析鋼，加熱溫度在AC1Ac1~Accm之間，通常略高于較低的臨界溫度。
不完全退火和完全退火的區(qū)別在于前者僅部分再結晶形成奧氏體，而后者完全再結晶完全轉變成奧氏體。不完全退火的目的類似于完全退火，但在晶粒細化方面不如完全退火好，因為它在加熱溫度下不能完全再結晶。不完全退火的優(yōu)點是加熱溫度低，因此應用廣泛。
2。等溫退火
這是一種常用于工具鋼、合金鋼、其他自硬化高合金鋼等的退火工藝。亞共析鋼加熱到Ac3以上，共析鋼和過共析鋼加熱到Ac1以上一定時間。其特征是奧氏體化后，速度降低到適當?shù)臏囟?略高于奧氏體等溫轉變圖的溫度)以保持熱量，從而奧氏體在此溫度下經歷等溫轉變。轉化完成后，可從爐中取出進行風冷，形成珠光體和碳化物。等溫退火也可以用來防止鋼中形成白點。對于合金模具鋼，特別是在大批量生產的條件下，等溫退火不僅方便可行，而且可以縮短生產周期，過冷奧氏體等溫轉變形成的顯微組織相對均勻。等溫過程中，隨著等溫溫度的升高，奧氏體將轉變?yōu)橹楣怏w或具有合適層狀厚度的珠光體。
等溫退火奧氏體化溫度越高，層狀結構的形成越快。奧氏體化溫度低時，球化體容易獲得。奧氏體化鋼的等溫溫度應根據(jù)更終所需性能從鋼的奧氏體等溫轉變中確定。因此，為了獲得更軟的結構，可以使用較低的奧氏體化溫度和較高的等溫溫度。許多鋼種在更低奧氏體化溫度(略高于Ac1)和更高等溫溫度下具有球化滲碳體的效果。因此，等溫退火和球化退火合二為一，通常稱為等溫球化退火。為了保證過冷奧氏體的完全轉變，鋼在等溫溫度下的保溫時間應長于等溫轉變圖上所示的時間。對于大截面鋼尤其如此，因為在鋼芯冷卻到等溫溫度之前，必須經過一段時間才能從奧氏體化溫度冷卻下來。
對于模具用合金滲碳鋼，等溫退火也可以在略高于滲碳溫度(930-940℃)的溫度下進行。等溫轉變溫度為610~680℃，轉變時間為2~4h，所得組織為鐵素體和珠光體。這種處理可以更小化滲碳過程中可能發(fā)生的任何變形，并且可以滿足大多數(shù)切削工藝的要求。
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