鋼的退火工藝

1、鋼的退火工藝退火是將鋼材或各種金屬機(jī)械零件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，可以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。在機(jī)械制造行業(yè)，退火通常作為工件制造加工過(guò)程中的預(yù)備熱處理工序。一. 完全退火    完全退火是將鋼件或各種機(jī)械零件加熱到臨界點(diǎn)Ac3以上的適當(dāng)溫度、在爐內(nèi)保溫緩慢逐漸冷卻的工藝方法。其目的是為了細(xì)化組織、降低硬度、改善機(jī)械切削加工性能及去除內(nèi)應(yīng)力。    完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄鋼件、焊接件、軋制件等。    完全退火工藝曲線 見(jiàn)圖1.1。

2、     3. 工件裝爐：一般中、小件均可直接裝入退火溫度的爐內(nèi)，亦可低溫裝爐，隨爐升溫。    4. 保溫時(shí)間：保溫時(shí)間是指從爐子儀表到達(dá)規(guī)定退火加熱溫度開(kāi)始計(jì)算至工件在爐內(nèi)停止加熱開(kāi)始降溫時(shí)的全部時(shí)間。工件堆裝時(shí)，主要根據(jù)裝爐情況估定，一般取23h。    5. 工件冷卻：保溫完成后，一般停電（火），停止加熱，關(guān)閉爐門逐漸緩冷至500即可出爐空冷。對(duì)某些合金元素含量較高、按上述方式冷卻后硬度仍然偏高的工件，可采用等溫冷卻方法，即在650附近保溫24h后再爐冷至500。&#

3、160;   二. 去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火是將工件加熱到Ac1以下的適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間后逐漸緩慢冷卻的工藝方法。其目的是為了去除由于機(jī)械加工、變形加工、鑄造、鍛造、熱處理以及焊接后等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。    1. 去應(yīng)力退火工藝曲線 見(jiàn)圖1-3。    2. 不同的工件去應(yīng)力退火工藝 參數(shù)見(jiàn)表C。    3. 去應(yīng)力退火的溫度，一般應(yīng)比最后一次回火溫度低2030，以免降低硬度及力學(xué)性能。    4. 對(duì)薄

4、壁工件、易變形的焊接件，退火溫度應(yīng)低于下限。    5. 低溫時(shí)效用于工件的半加工之后（如粗加工或第一次精加工之后），一般采用較低的溫度。表C 去應(yīng)力退火工藝及低溫時(shí)效工藝類別加熱速度加熱溫度保溫時(shí)間/h冷卻時(shí)間焊接件300裝爐100150/h500-5502-4爐冷至300出爐空冷消除加工應(yīng)力到溫裝爐400-5502-4爐冷或空冷高精軸套、膛桿（38CrMoAlA）200裝爐80/h600-65010-12爐冷至200出爐（在350以上冷速50/h）精密絲杠（T10）200裝爐80/h550-60010-12爐冷至200出爐（在350以上冷速50/h）

5、主軸、一般絲杠 （45、40Cr）隨爐升溫550-6006-8爐冷至200出爐量檢具、精密絲杠（T8、T10、CrMn、GCr15）隨爐升溫130-18012-16空冷（時(shí)效最好在油浴中進(jìn)行）鋼的淬火 一. 目的及應(yīng)用 正火是將鋼材或各種金屬機(jī)械零件加熱到臨界點(diǎn)Ac3或Accm以上的適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體基體組織的熱處理工藝。    二. 工藝規(guī)范    （1）常用鋼號(hào)的正火加熱溫度及硬度值。    （2）正火保溫時(shí)間的計(jì)算，可參照淬火工藝

6、規(guī)程。    （3）正火工件的冷卻一般為空冷，大件正火也可采用風(fēng)機(jī)冷卻、噴霧冷卻等，以獲得理想的效果。    三. 操作要點(diǎn)    （1）正火溫度工藝規(guī)范相近的工件，允許同爐處理。    （2）對(duì)表面質(zhì)量要求高的工件加熱應(yīng)采取防止氧化或脫碳的氣體保護(hù)措施。    （3）工件一般采用工作溫度或稍高于工作溫度裝爐。若互相重疊裝料，應(yīng)相應(yīng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間1/4。    

7、;（4）工件應(yīng)均勻放置在爐膛有效工作區(qū)里。    （5）工件出爐后，應(yīng)散開(kāi)放置在干燥處空冷，不得將工件堆積，不得放在潮濕處。 鋼的淬火工藝     鋼的淬火是將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或在一定范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。    一. 淬火工件的工藝流程    一般工件：淬火清洗回火噴砂（或噴丸等）表面清理檢驗(yàn)。     軸類零件及易變形工件：淬火清

8、洗回火校直去應(yīng)力處理噴砂檢驗(yàn)。    二. 淬火前的準(zhǔn)備    （1）核對(duì)工件數(shù)量、材質(zhì)及尺寸，并檢查工件有無(wú)裂紋、碰傷、缺邊、銳邊、尖角及銹蝕等影響淬火質(zhì)量的缺陷。    （2）根據(jù)圖樣及工藝文件，明確淬火的具體要求，如硬度、局部淬火范圍等。    （3）根據(jù)淬火要求，設(shè)計(jì)選用合適的工夾具，有的工件進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕壴?，在易產(chǎn)生裂紋的部位，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如用鐵皮或石棉繩包扎及堵孔等。    （4

9、）表面不允許氧化、脫碳的工件，應(yīng)在鹽浴爐或預(yù)抽真空保護(hù)氣氛爐中加熱，或采取以下防護(hù)措施：a. 涂料防護(hù)，推薦選用下列涂料配方： 10石墨+90潤(rùn)滑脂（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 100gSiO2+5gAl2O3+25gNaSiO3+40gH2O.熱涂層0.050.10mm，當(dāng)加熱溫度小于1050時(shí)有防氧化、脫碳作用。 20gSiO2+10Al2O3g+10g長(zhǎng)石10gCr2O3+10gSiC+8gKSiO3+1215gH2O0熱涂層0.20.30mm，加熱溫度小于1200時(shí)有防氧化、脫碳作用。b. 將工件裝入盛有木炭或已使用過(guò)的鑄鐵屑的鐵箱中，加蓋密封。    （5）

10、大批工件必須作單件或小批量試淬，制訂工藝后方可進(jìn)行批量淬火，并在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常抽檢。    三. 裝爐    （1）允許不同材質(zhì)但具有相同加熱工藝的工件裝入同一爐中加熱。    （2）裝爐工件均應(yīng)干燥、不得有油污及其他臟物。    （3）截面大小不同的工件裝入同一爐時(shí)，大件應(yīng)放在爐膛后部，大、小工件分別計(jì)算保溫時(shí)間。    （4）裝爐時(shí)必須將工件有規(guī)律擺放在裝爐架或爐底板上，用鉤子、鉗子或?qū)Ｓ霉ぞ?/p>

11、堆放，不得將工件直接拋入爐內(nèi)，以免碰傷工件或損壞爐襯。    （5）細(xì)長(zhǎng)工件必須在井式爐或鹽爐中垂直吊掛加熱，以減少變形。    （6）在箱式爐中裝工件加熱時(shí)，一般為單層排列，工件間隙1030mm。小件允許適當(dāng)堆放，但保溫時(shí)間應(yīng)適當(dāng)增加。四. 加熱    1. 加熱方式    （1）碳鋼及合金鋼工件，一般可直接裝入比規(guī)定的淬火溫度高2030的爐中加熱。    （2）高碳高合金鋼及形狀復(fù)雜的工件應(yīng)先

12、預(yù)熱。    2. 加熱溫度選擇。    3. 工件加熱時(shí)間的計(jì)算：爐中的工件應(yīng)在規(guī)定的加熱溫度范圍內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，保證必要的組織轉(zhuǎn)變和擴(kuò)散。加熱時(shí)間是指從工件裝入爐，通電加熱起至出爐的整個(gè)加熱過(guò)程保持的時(shí)間。加熱時(shí)間與工件的有效厚度、鋼種、裝爐方式、裝爐量、裝爐溫度、爐的性能及密封程度等因素有關(guān)。    4. 有效厚度的選擇（同時(shí)適用于退火和正火工藝）     （1）圓棒形工件以直徑計(jì)算。    

13、60;（2）扁平工件以厚度計(jì)算（保溫系數(shù)選取上限）。     （3）實(shí)心圓錐體按離大端1/3高度處的直徑計(jì)算。氣體淡化工藝 往氮化爐內(nèi)不銹鋼真空密封罐中通入氨氣，加熱到520，保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，根據(jù)工件材質(zhì)和滲層要求3-90小時(shí)不等，使?jié)B氮工件表面獲得含氮強(qiáng)化層，得到高硬度，高耐磨性，高疲勞極限和良好的耐磨性。    操作方法：    1.滲氮前的模具必須是先經(jīng)過(guò)正火或調(diào)質(zhì)處理過(guò)的工件。    2.先用汽油和酒精擦洗工件表面，不

14、得有銹斑、油污、臟物存在。    3.裝入爐內(nèi)后，對(duì)稱擰緊爐蓋壓緊螺栓。    4.將爐罐和爐蓋進(jìn)水口通入冷卻水進(jìn)行循環(huán)水冷。爐蓋上管道外水套下端為進(jìn)水，上端為出水，爐罐單獨(dú)進(jìn)水，單獨(dú)排水，爐蓋所有水管可按低進(jìn)高出原則串聯(lián)，由一個(gè)口進(jìn)水，一個(gè)口排水。    5.升溫前應(yīng)先送氮?dú)馀艢?，排氣時(shí)流量應(yīng)比使用時(shí)大一倍以上。    排氣10分鐘后，將控溫儀表設(shè)定到150，自動(dòng)加熱開(kāi)關(guān)撥向開(kāi)，邊排氣邊加熱，150保持2h排氣，再將控溫儀表設(shè)定到53

15、0，把氨氣流量調(diào)小，保持爐內(nèi)正壓，排氣口有較小氣流向上的壓力，當(dāng)爐溫升到530時(shí)，恒溫恒流滲氮3-20h，再將氨氣壓力調(diào)大一點(diǎn)，讓排氣維持適中壓力，滲氮4-70h，再將氨氣壓力調(diào)小，退氮1-2h，切斷電源，停止加熱，給少量氨氣，使?fàn)t內(nèi)維持正壓，待爐溫降到150以下方可停止供氨出爐。氣體滲碳工藝    氣體滲碳的目的：氣體滲碳是為了增加鋼件表層的含碳量和一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入鋼件表層的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳，滲碳鋼一般采用普通碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，也可采用Q235鋼。   &

16、#160;開(kāi)爐前的準(zhǔn)備：    （1）滲碳工件表面不應(yīng)有銹蝕、污垢、裂紋及傷痕等缺陷。    （2）工件表面不需滲碳部分可采用表面鍍銅或涂防滲碳涂料防止?jié)B碳，也可在滲碳后，對(duì)不需要滲碳的部分切削去滲碳層。鍍銅層的厚度一般應(yīng)大于0.03mm；防滲碳涂料的厚度一般應(yīng)大于0.3mm，要求涂層致密。    （3）采用滴注式滲碳時(shí)，滲碳劑一般是甲醇（形成載氣）；煤油或丙酮、醋酸乙酯（形成富化氣），有條件時(shí)也可以采用其他方式的可控氣氛滲碳。為取得高質(zhì)量滲碳，減少碳黑，最好選用航空煤油滴注

17、。    （4）準(zhǔn)備好試樣和中間試樣。試樣宜取自同批零件，試樣表面不允許有銹蝕、油污。中間試樣一般為10mm×10鋼試棒。    滲碳操作：    開(kāi)爐前檢查設(shè)備（參照井式氣體滲碳爐操作規(guī)程）    根據(jù)停爐時(shí)間和爐罐情況，按工藝文件規(guī)定，進(jìn)行爐罐滲碳。爐罐滲碳時(shí)間，對(duì)于新?tīng)t罐一般為6-12h，對(duì)于舊爐罐一般為2-4h左右。    裝爐：    a

18、.將材質(zhì)相同、滲碳層技術(shù)要求相同、滲碳后熱處理方式相同的工件，放在同一爐生產(chǎn)。試樣放在料筐的有代表性的位置。每爐裝載量和裝料高度應(yīng)小于設(shè)備規(guī)定的最大裝載量和裝料高度。    b.為保證爐內(nèi)滲碳?xì)夥盏难h(huán)暢通，使?jié)B碳層均勻，工件間應(yīng)留有縱橫大于5mm的間隙。    c.料筐裝入爐內(nèi)時(shí)，要垂直擺放，各層料筐應(yīng)齊整，不得有間隙，同時(shí)懸吊放入中間試樣棒。    d.工件入爐后，將爐蓋蓋緊，不允許有漏氣現(xiàn)象，滴入滲碳劑后，應(yīng)保持爐內(nèi)壓力為196-490Pa。將廢氣點(diǎn)燃，火苗高度為200

19、-300mm。     滲碳a.滲碳工藝曲線：根據(jù)材質(zhì)及滲碳層顯微組織的要求，由有關(guān)工藝文件規(guī)定滲碳工藝曲線，一般對(duì)于要求嚴(yán)格控制碳化物的低合鋼鋼工件，可參考工藝曲線圖如(1-4)。對(duì)于不要求嚴(yán)格控制碳化物的低碳鋼、低合金鋼工件，可參考工藝曲線圖(1-5)。  一般工件鹽爐淬火工藝1. 工藝流程取活（檢查技術(shù)條件、數(shù)量）鑒別材料確定淬火操作方式選擇卡具、捆綁鐵絲烘干加熱冷卻清理油污回火噴砂防銹校直檢驗(yàn)交出。    2. 淬火加熱    （1）設(shè)備：中溫鹽浴

20、爐，常用鹽浴的成分配比及使用范圍見(jiàn)下表工件單件同批維氏硬度/HV600600600600偏差值456070100    （2）加熱方式如下：    a.一般零件在烘干后，直接在淬火裝爐加熱。    b.零件在鹽浴中加熱時(shí)，應(yīng)采用懸吊方式，零件之間應(yīng)保持適當(dāng)間隙；另外，零件與電極之間的距離應(yīng)不小于30mm；零件離鹽浴表面應(yīng)不小于50mm；零件要與地絕緣。    3. 淬火冷卻    （1）冷卻介質(zhì)，

21、其成份和工作溫度如下表所示：    （2）在650冷卻介質(zhì)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）能力的比較，10NaCl水溶液>50%NaOH水溶液>180左右堿液>柴油>機(jī)油>180左右硝鹽>280左右硝鹽。    （3）冷卻方式：    a.單液淬火：工件只浸入一種冷卻劑中，冷卻到底。    b.預(yù)冷淬火：工件在浸入冷卻劑之前先在空氣中適當(dāng)降溫以減少熱應(yīng)力。    c.雙液淬火：工件

22、一般先浸入水中冷卻，待冷到馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近，然后立取出浸入油中緩冷，在水中冷卻的時(shí)間一般按工件的有效厚度3-5mm/s計(jì)算。    d.分級(jí)淬火：工件先浸入低溫熔鹽中冷卻，其停留時(shí)間一般等于總加熱時(shí)間的1/3-1/2，最后取出在空氣中冷卻。    e.熱浴淬火：工件只浸入150-180的硝鹽或堿中冷卻，停留時(shí)間等于總加熱時(shí)間的1/3-1/2，最后取出在空氣中冷卻。    f.等溫淬火：將工件浸入等溫熔鹽中進(jìn)行冷卻，在熔鹽中的溫度和停留時(shí)間根據(jù)各種不同 鋼號(hào)的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變

23、曲線而定，停留時(shí)間要保持至奧氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。    4. 淬火操作對(duì)于有孔、洞、尖角、薄邊、溝槽及凸緣等易裂的零件以及細(xì)長(zhǎng)、薄板、薄壁和圓環(huán)等易變形零件，應(yīng)由質(zhì)量員組織三結(jié)合，共同研究防止淬裂及變形的措施，一般操作應(yīng)遵守下列原則。    （1）軸形及長(zhǎng)柱型工件要垂直進(jìn)入冷卻劑，并嚴(yán)格控制時(shí)間（有些可采用滾淬法）。    （2）板狀工件要垂直進(jìn)入冷卻劑。    （3）筒形薄壁工件要垂直進(jìn)入冷卻劑。   

24、0;（4）有凹面的工件冷卻時(shí)將凹面向上。    （5）工件厚薄不均，應(yīng)先將厚的部位浸入。    5. 回火    （1）一般零件冷卻到室溫進(jìn)行回火，形狀復(fù)雜的零件要及時(shí)回火，以防變形開(kāi)裂。    （2）等溫淬火的工件不回火。    6. 高速鋼刀具淬火工藝    6.1工藝流程 取活檢查材料裝卡烘干預(yù)熱加熱冷卻油（熱校）或分級(jí)（清洗）或等溫（清洗）中檢回火清

25、洗噴砂防銹校直終檢。    6.2工藝操作    （1）取活時(shí)看清圖樣，清查數(shù)量，檢查材料，看清焊縫位置，確定淬火冷卻方式，輕拿輕放。    （2）選擇卡具的原則：    a.使刀具在加熱過(guò)程中均勻受熱。    b.細(xì)桿、易彎曲的刀具要吊掛。    c.刀具在操作過(guò)程中能保持平衡。    d.據(jù)刀具的加熱部位選擇合理的

26、卡具。    f.對(duì)不能裝夾的刀具，采用鐵絲捆緊，注意鐵絲在高溫下不被拉斷。    （3）在中溫鹽浴爐預(yù)熱：    a.預(yù)熱溫度：800-850。    b.預(yù)熱時(shí)間：為高溫加熱時(shí)間的2-3倍。    c.車刨刀坯，允許在箱式電爐中預(yù)熱，時(shí)間為40-60min。    d.一般刀具預(yù)熱長(zhǎng)度超過(guò)焊縫20mm左右。    

27、e.爐內(nèi)卡具以2-4卡為宜。（4）在高溫鹽爐中加熱：     加熱溫度：     1270-1300（W18Cr4V）     1220-1250（W6Mo5Cr4V2）     1250-1270（W9Mo3Cr4V）    （5）冷卻方式如下：    a.油冷：適用于焊形簡(jiǎn)單的刀具，如車刀、刨刀、刀頭以及需要熱校的

28、刀具。方法：刀具由高溫鹽爐取出，適當(dāng)油冷后淬入無(wú)水份油中，冷至450左右出油。    b.分級(jí)：適用于一般刀具。方法：刀具由高溫鹽爐中取出后，放入分級(jí)鹽爐停留，停留時(shí)間相當(dāng)于加熱時(shí)間，然后空冷，分級(jí)溫度550-600。    c.等溫：適用于細(xì)桿狀易彎曲刀具、片銑刀及形狀復(fù)雜極易變形或開(kāi)裂的刀具。方法：從分級(jí)鹽浴取出后放入等溫爐中停留2-3h，等溫溫度為（280±10）。    d.注意事項(xiàng)：    刀具必須冷至室溫后才能進(jìn)行

29、清洗。    對(duì)于容易變形的分級(jí)刀具應(yīng)清洗后及時(shí)卸下。    淬火后的刀具應(yīng)輕拿輕放，以免碰壞、碰缺。    （6）回火：在硝鹽爐中進(jìn)行。    a.回火溫度（560±10），正式回火前須對(duì)爐溫進(jìn)行校驗(yàn)。    b.時(shí)間：儀表到溫后計(jì)時(shí)。裝卡刀具：30min，裝桶刀具：60-90min。    c.回火方式，一般刀具裝回火桶或分層回火框架，短小刀具

30、（絲錐、成形車刀、立銑刀等），采用裝桶回火時(shí)，桶中需加芯子。芯子規(guī)格：100mm×500mm?；鼗鹜耙?guī)格：400mm×500mm。易變形桿狀刀具宜采用吊掛回火；易變形片狀刀且宜采用回火夾具。    d.回火次數(shù)：一般刀具三次，等溫刀具四次，再次回火前刀具必須冷透至室溫。    e.注意事項(xiàng)：    分級(jí)或油冷的刀具當(dāng)天要回火。    回火后由操作者通知金相檢驗(yàn)回火程度。    對(duì)于確認(rèn)為回火不足者，需要再次進(jìn)行回火。    6.5 高速鋼采用一次回火新工藝（機(jī)用鋸條）W9Mo3Cr4V:1280×40s，560×1h；W18Cr4V:1310×20s，560×1h；提高淬火溫度，縮短保溫時(shí)間，細(xì)化高速鋼晶