拉絲技術(shù)概論課件

1、拉絲技術(shù)概論何謂伸線線材的抽伸是以盤元為原料，而盤圓（wire rod）與一般所謂鋼線（wire）的差別在哪裡？所謂的盤圓是指鋼廠在高溫下熱軋出來，而從未做過任何常溫下加工的線材；鋼線由於已經(jīng)經(jīng)過常溫加工，晶粒會沿著加工方向伸長，但盤圓的晶粒則形狀較均勻。伸線即是一般所謂的抽線，其方法簡單的說就是先將盤圓以鹽酸、硫酸或或其他機械剝殼方式將其表面的銹皮去除，再以磷酸鹽或硼砂等等做表面被覆，目的是使其表面較粗糙以便在下一步驟時較易使伸線粉覆著在線材表面，使線材在被拉經(jīng)眼膜時能有較好的潤滑效果，線材在通過眼膜後便縮小了線徑、這便是伸線的基本原理。伸線設(shè)備簡介2.前處理設(shè)備4. 粗抽伸線設(shè)備1.放線設(shè)

2、備7. 附屬設(shè)備6. 精抽收線設(shè)備5. 粗抽收線設(shè)備8. 其他設(shè)備3. 表面處理設(shè)備12312111112322伸線流程圖說1.五金(電鍍用)酸洗處理半成品酸洗處理伸線水抽成品2.高碳鋼線酸洗+磷酸鹽處理盤元伸線盤元伸線半成品退火酸洗+磷酸鹽處理精抽成品3.退火線盤元酸洗或剝殼處理伸線退火成品4.球化線盤元酸洗或剝殼處理伸線球化退火酸洗+磷酸鹽處理精抽成品5.螺絲線盤元酸洗+磷酸鹽處理伸線成品6.不銹鋼線盤元皮膜處理烘乾伸線供線臺水洗光輝處理捲取成品7.網(wǎng)線盤元剝殼伸線成品8.鋼釘盤元酸洗+磷酸鹽處理伸線製釘磨光硬度處理電鍍成品包裝線材前處理: 熱軋線材或未做適當氛圍氣保護的韌化（Patent

3、ing）、退火（Annealing）、等熱處理的線材表面均會形成氧化皮膜（scale:鐵殼）。一般鐵殼由三層組成（如圖示），其性質(zhì)比鐵硬且脆。因此於伸線前必須完全去除，否則在伸線時會損傷眼膜及鋼線表面。線材於去除鐵殼後為求伸線容易，通常都在線材表面以石灰皂液、硼砂液、磷酸鹽液等繼續(xù)做皮膜處理（Film-coating）供作潤滑劑的載媒（Carrier）。皮膜處理的方法可以分做物理的附著方法及化學方法。 FeO（Wustite） Fe2O3（Hematite） Fe3O4（Magnetite）高碳鋼盤元的特性高碳鋼線材可製成高碳鋼線、油回火線、預(yù)力高碳鋼線、鍍鋅鋼線、線纜等。日本將高碳鋼線(G3

4、506)與品質(zhì)要求更嚴謹?shù)匿撉倬€(G3502)區(qū)分為二部分。由於國內(nèi)的線材廠與線材二次加工廠以使用高碳鋼線材為主，因此本文主要介紹高碳鋼線材的特色。一、高碳鋼盤元的製造國內(nèi)有三家製造高碳鋼盤元的線材廠，高碳鋼盤元的製造流程如第1圖（中鋼採用的是一貫作業(yè)的高碳鋼盤元製造方式），嘉益與燁興由於外購鋼胚，因此其盤元製程採用小鋼胚(Billet)以後的製造方式，小鋼胚必須經(jīng)過噴砂處理、螢光磁粉探傷或高週波探傷、表面研磨處理等步驟。 高碳鋼盤元的金相組織與硬度 若將盤元材料依碳含量可區(qū)分為亞共析鋼(Hypo-eutectoid，碳含量低於0.77wt%)、共析鋼(Eutectoid，碳含量等於0.77w

5、t%)與過共析鋼(Hyper-eutectoid，碳含量高於0.77wt%)等三類。高碳鋼盤元(5.5mm)SWRH52A的金相組織，包含白色肥粒鐵與黑色波來鐵（碳含量0.02wt%肥粒鐵與碳含量6.67wt%雪明碳鐵之層狀組織）的混和組織，碳含量越高則波來鐵比例越高，肥粒鐵出現(xiàn)在原先沃斯田鐵晶界上。高碳鋼盤元(5.5mm)SWRH82A的金相組織，包含雪明碳鐵與波來鐵的混和組織，雪明碳鐵析出於原先沃斯田鐵晶界上。熱處理參數(shù)（溫度、時間）則影響著沃斯田鐵化的效果（沃斯田鐵晶粒大?。８咛间摫P元(5.5mm)的硬度測試值，對盤元而言，碳含量越高則硬度越高，對線材二次加工廠而言，抗拉強度、硬度、金

6、相組織是檢驗盤元品質(zhì)的常用方式。 抗拉強度(Kgf/mm2)碳含量(wt%)抗拉強度(Kgf/mm2)碳含量(wt%)鍍鋅 鋼線之鍍鋅作業(yè)最常使用的方式為熱浸法，在現(xiàn)代的熱浸鍍鋅生產(chǎn)線最好的鍍鋅爐是陶磁爐。最早期熔融鋅液是裝在鋼槽內(nèi)，然後由側(cè)邊、兩端、頂部或底部加熱，但是鋼槽之壽命較短，而且會產(chǎn)生鋅渣，這也是長期以來無法克服的缺點。二十世紀初期，德國首先發(fā)展出陶磁爐，它的壽命比鋼槽長很多，但是在溫度控制上有些困難。後來由頂部加熱之燃燒器研發(fā)成功，使得陶磁爐較鋼槽更為可靠，但是表面氧化及鋅渣的問題仍然存在?，F(xiàn)代新型的陶磁鍍鋅爐外部是堅固的鋼鐵骨架，內(nèi)部則由三層陶磁耐火磚堆砌而成，每一層耐火磚都是

7、為了確保鍍鋅爐的可靠性及耐用性。經(jīng)過嚴格設(shè)計及製造的陶磁爐，就像是堅固的坩鍋，能經(jīng)年累月承受熔融金屬作業(yè)。 參鋼材材質(zhì)(一)冷鍛鋼種分類 鋼材化學成分中，含碳量高者、合金含量高者其變形抵抗大。亦即，材料硬度高者、加工硬化率高者，變形抵抗大。 另外，尚有鋼材1008、1010、1012、1015、1016、1018、1019、1020、1021、1022、1023，屬於低碳鋼。 1024、1027、1030、10351042、1045、1335，屬於中碳鋼。 3135、4032、4037、4042、4130、4135、4337、4340、5130、5135，屬於合金鋼。 10B21、10B29、

8、10B30、10B33、10B35、10B43，屬於硼鋼（含硼）。(二)鋼材的化學成分對冷鍛性的影響1.碳C：影響鋼材機械性質(zhì)最大的元素，隨著碳含量的增加，鋼材的延展性、冷鍛性下降。2.矽Si、錳Mn、鎳Ni、鉻Cr、鉬Mo：可提升鋼材之硬化能，但降低冷鍛性。3.磷P、硫S：極易產(chǎn)生偏析，有害冷鍛性。4.鋁Al、鈦Ti、釩V：為晶粒細化元素，但須防析出硬化，損害冷鍛性。5.硼B(yǎng)：微量硼(0.0080.03%)可大幅提昇硬化能。6.氮N：為晶粒調(diào)整用，但降低冷鍛性。 (三)冷鍛用鋼材的性質(zhì)、影響因素及試驗方法塑性加工的磷酸鹽皮膜 塑性加工用的磷酸鹽皮膜，一般通稱為磷酸鋅皮膜。(一)磷酸鋅皮膜反應(yīng)

9、機構(gòu)當鋼鐵表面與磷酸鹽液接觸，鋼鐵表面發(fā)生溶解，界面附近的處理液中的H+離子減少，而使pH值上升，當超過沉澱平衡pH時，磷酸鋅結(jié)晶即沉澱析出在鋼鐵表面上成為皮膜。Fe + 2H3PO4 Fe(H2PO4) + H2 .(1) O O 氧化劑 H2O(2) FePO4 + H3PO4 + 1/2 H2O.(3) (沉渣)Zn(H2PO4)2 ZnHPO4 + H3PO4(4)3ZnHPO4 Zn3(PO4)2 4H2O + H3PO4(5) （Hopeite皮膜）Fe(H2PO4)2 + 2Zn(H2PO4)2 Zn2Fe(PO4)2 4H2O + 4H3PO4.(6) （Phosphophyl

10、lite皮膜）處理液pH約為23左右，而處理液的管理主要為酸比及促進劑的濃度。酸比(AR) =全酸度(TA)/游離酸度(FA)生成的磷酸鋅皮膜由Zn3(PO4) 24H2OHopeite及Zn2Fe(PO4) 24H2OPhosphophyllite混合組成。若處理液中Zn2+濃度及溫度高，則Hopeite皮膜生成容易，Phosphophyllite生成與鋼材溶出Fe2+的存在及鋼材表面近傍Fe2+的濃度及擴散速率有關(guān)。皮膜中Hopeite與Phosphophyllite量的關(guān)係比值為P比值，其定義為P比 =Phosphophyllite/Phosphophyllite +Hopeite由(1

11、)式可知，鋼材表面與磷酸溶液接觸，鋼材表面產(chǎn)生H2，因而阻害反應(yīng)，為了使反應(yīng)向右進行，而加入氧化劑使H2成為H2O及Fe(H2PO4) 2形成一部份水溶性的磷酸鐵(FePO4)沉渣，而磷酸鹽液中的氧化劑(通稱為促進劑)，通常使用亞硝酸鈉，其反應(yīng)後會產(chǎn)生N2及NH4OH。2Fe+4H3PO4+2NaNO42FePO4+2NaH2PO4+N2+4H2O3Fe+8H3PO4+2NaNO23Fe(H2PO4) 2+2NaH2PO4+N2+4H2O2Fe+3H3PO4+NaNO22FePO4+NaH22PO4+NH4OH+H2O3Fe+7H3PO4+NaNO23Fe(H2PO4) 2+NaH2PO4+N

12、H4OH+H2O通常，磷酸鹽處理液所採用的氧化劑有NO3、NO2 NO3、NO2 ClO3、ClO3、H2O2等，一般主要以NO2使用為多，但NaNO2於鹼性中安定，於酸性中則會自然分解。NaNO2x(空氣/ O2xH2O) Na+ + XNO3+ YNOx若Na+離子含量太多時，會產(chǎn)生NaH2PO4使處理液Ph升高，則Zn不易溶解於高PH值，易產(chǎn)生主成分之磷酸鋅異常沉渣。又氧化劑濃度太高，則鋼材表面反應(yīng)遲鈍，因此pH上升不易，而阻害(1)式的反應(yīng)，有損皮膜的生成。當Zn(H2PO4)2溶液的pH上升時即生成Hopeite皮膜，而此時生成皮膜的臨界pH值，稱為沉澱平衡pH。且處理溫度愈高，沉澱

13、平衡pH愈低，則皮膜化成反應(yīng)愈快。鋼材表面溶出的Fe2+氧化及H+被消耗而伴隨pH上升，使生成不溶性的FePO4nH2O沉渣及Hopeite，故處理液中的沉渣除FePo4外尚混有Hopeite成分。沉渣的理論發(fā)生量公式：FePO4 (g/m2)=2.7E-0.336CP其E為鋼材的腐蝕量、C為皮膜重量、P為P比值。 磷酸鹽化成反應(yīng)機構(gòu)圖1.初期腐蝕2.Fe2+溶出 3.皮膜化成4.皮膜完成 FA、F-對陰極部份進行腐蝕 腐蝕出的Fe2+一部分於皮膜中但大半皆成沉渣腐蝕溶出的Fe2+與化成液中Zn2+析出成磷酸鋅、鐵皮膜 單位面積中的結(jié)晶核相互抑制擴散於一定時間內(nèi)結(jié)晶生長完成 放線設(shè)備放線設(shè)備2

14、放線設(shè)備3前處理設(shè)備前處理設(shè)備2粗抽設(shè)備2粗抽設(shè)備3粗抽收線設(shè)備粗抽收線設(shè)備2精抽收線設(shè)備精抽收線設(shè)備2附屬設(shè)備前處理工程的管理要點 前處理工程係指酸洗至潤滑間的處理程序，一般工程如下：酸洗高壓噴霧水洗弱酸洗水洗草酸水洗化成水洗中和潤滑烘乾。上述程序較完備的其酸洗、水洗有二槽以上，亦有非常簡單的處理工程，如：酸洗水洗化成水洗潤滑不論處理工程的程序如何，只要能合乎其現(xiàn)場實際、品質(zhì)要求即可。(一)各處理工程之目的：(有些工程已在前項敘述，故不另加說明)1.酸洗除去素材氧化膜層，主要使用鹽酸或硫酸。2.高壓噴洗除去素材酸洗後的smut層。3.弱酸酸洗除去水銹及促進素材產(chǎn)生少量sumt生成，以使皮膜化

15、成較好。通常此槽為低濃度、Fe含量高的酸。4.水洗除去前一工程附著於處理物上的處理藥液，避免影響下一工程的處理效果。5.草酸具有除去水銹及表面調(diào)整的作用，一般使用2%建浴、常溫處理。素材經(jīng)過酸洗、水洗後，欲進入化成處理前，若行進的時間過長，則處理物表面易生成水銹，結(jié)果造成化成反應(yīng)不良。因此可採用草酸除去水銹，且草酸為還原性酸，處理後有較緩生水銹的好處。草酸有表面調(diào)整的效果，但詳細機構(gòu)不詳，可能如下：不溶性的FeC2O4在化成液中對鋼鐵表面有保護作用，經(jīng)化成處理液中的氧化性使Fe2+鹽溶解成Fe3+鹽而去除，而產(chǎn)生全活性新鮮的Fe表面。利用不溶性的FeC2O4作為皮膜的結(jié)晶核。6.化成形成磷酸鹽

16、皮膜，一般皮膜重量要求520g/m2。一般磷酸鹽皮膜處理方式，係以加工負荷低且廣泛使用時，可用促進劑管理方式；若加工負荷高且嚴苛時，可用鐵分管理方式。此二種管理方式所形成的皮膜重量略有不同，鐵分管理所形成的皮膜重量高，但若處理液中的NO- 成分增加時，反使皮膜重量降低。而一般常用促進劑管理方式(較為簡易)，其處理液中酸比不變之下，增加NO- 成分可使皮膜結(jié)晶、結(jié)構(gòu)明顯且粗實(皮膜重量增加)，皮膜中Phosphophyllite成分增加，雖皮膜結(jié)晶粗大，可加Ni2+離子使皮膜結(jié)晶細緻化。又在磷酸鹽處理液中，F(xiàn)e2+、Ni2+離子的添加，均會使皮膜外觀黑色化增加。7.中和有防止皮膜化成後的處理物生

17、銹，但主要為中和處理物帶入的酸性化成液，避免化成處理液直接帶入潤滑槽內(nèi)，使?jié)櫥幚硪旱挠坞x酸升高，縮短潤滑的使用壽命。8.潤滑增加處理物的潤滑性及防銹性，以利抽伸或塑性加工處理。9.烘乾降低潤滑後湯溶層的含水率，以增加防銹力，通常使用120以下烘乾。(二)各處理工程的因素對潤滑皮膜品質(zhì)及加工性的影響1.素材熱處理的影響球狀化退火處理不良會造成加工變形不佳，一般冷間鍛造材要求球化率1級左右。要增加加工性時，球狀碳化物較粗為宜；若為防止淬火破裂或增加韌性，球狀碳化物要微細且分佈要均勻。脫碳層脫碳通常優(yōu)先氧化發(fā)化，其產(chǎn)生如下：2Fe3C + O26Fe + 2COFe3C + CO23Fe + 2C

18、O Fe3C + 2H23Fe + CH4假若將鋼材加熱至再結(jié)晶溫度以上，而變成沃斯田鐵時，則是：2Fer(C) + O22Fer + 2COFer(C) + CO2Fer + 2COFer(C) + 2H2Fer + CH4防止氧化及脫碳現(xiàn)象之一般防止方法主要可分為2種：(1)隔離工件使它不與爐中氣體有直接接觸的機會。(2)將爐中氣體：如氧氣及其他氧化性氣體(CO2、H2O)，皆部份限制或完全的抽除。有脫碳嚴重的鋼材，在酸洗除氧化膜時，表面不易形成smut，且有形成鋅花狀灰白色表面，致使皮膜化成不良、結(jié)晶粗大，造成抽伸不良。氧化膜除鋼材表面會氧化外，鋼材中的合金元素亦會氧化，其對氧的親和力順

19、序如下：SiMnCrFeCuNi即鋼材中的Si、Mn及Cr比Fe更易與氧結(jié)合，若在弱氧化性氣體內(nèi)加熱，雖Fe未氧化，這些元素會與固溶於表面層的微量氧結(jié)合而成氧化物，稱為內(nèi)部氧化。因此在含Mn或Cr合金鋼易發(fā)生此現(xiàn)象。酸洗時除氧化膜不完全，易造成磷酸鋅皮膜形成不均勻，此時要改善酸洗條件。2.酸洗時的影響脫氧化膜不完全除前述原因外，若線材在酸洗時，因線材未鬆綁使素材間接觸太緊密，致酸液無法滲透，造成酸洗不完全。酸洗條件對化成性、冷鍛潤滑性之關(guān)係(1)H2SO4處理時間長，smut生成量多，則冷鍛潤滑性不佳。(2)smut除去後再以H2SO4處理時間約3分，使生成smut約1g/m2量，則皮膜增厚劑

20、，使及膜重量提升。(3)HC酸洗smut生成量較H2SO4酸洗少，所以皮膜生成的性能較差。3.化成及潤滑的影響各種header材的最適皮膜量(1)所謂header材，即線材經(jīng)前處理後，並再微抽後經(jīng)多段冷間鍛造變形，成為成品物的線材。(2)所謂Skin pass即線材處理後經(jīng)輕微抽拉。(3)若皮膜量不足，會造成加工時潤滑性不足，但皮膜太多時容易堵塞模具?；善つひ话慊商幚磲岬钠つひ蠼Y(jié)晶細緻，且皮膜重量多。但皮膜結(jié)晶太過細緻易造成潤滑皂反應(yīng)付著不良，所以化成處理的藥劑選定是非常重要的。通常化成處理時有皮膜重量不足，除各工程因素及皮膜劑成分影響外，可於化成槽內(nèi)添加皮膜生成較佳。化成液加工負荷率為

21、0.010.02m2/嚴苛加工處理時的化成皮膜素材須嚴苛冷間鍛造處理時，其化成皮膜量要高或耐加工溫度高，因此可磷酸鋅鈣系皮膜劑或鐵分管理的皮膜劑。對鐵分管理的皮膜劑而言，處理一段時間後其鐵分會持續(xù)續(xù)上升，可通入空氣並配合添加少量的氧化劑(H2O2、NaNO2)使鐵分降低，但若僅用氧化劑降低鐵分，可能會造成處理液中成分平衡破壞。由於有鐵分升高之現(xiàn)象，且液中成分分析不易，對於大處理槽的調(diào)整有困難，故一般普遍使用較少。若有使情形，宜有曝氣沉澱槽的設(shè)備，以利鐵分、沉渣的去除。促進劑的自發(fā)反應(yīng)當化成液含有NO成分時，其處理溫度超過83以上時，NO成分會分解成NO成分。因此，促進劑管理方式的化成處理液，其

22、NO成分高時，會有促進劑值不降低甚至上升的現(xiàn)象；而鐵分管理方式則會促使液中Fe2+形成沉渣。因此NO含量高的處理液，必須考慮其處理溫度能否超過85以上的問題。促進劑管理方式化成處理液中的促進劑值高時，皮膜重量較少，但結(jié)晶略細，促進劑值低時則相反。在藥劑補給的場合，促進劑與補給劑的補給位置不可太靠近(最少相隔1.5公尺以上)，同時促進劑補給時必須加以稀釋成35倍為宜，否則易造成異常沉渣產(chǎn)生。一般化成皮膜處理的濃度、溫度高，則反應(yīng)迅速，而皮膜重量又與除氧化膜方法及素材等的條件有關(guān)。 化成處理液更換時期一般化成處理液中混入SO、量達25g/時，則有化成不良現(xiàn)象，此時處理液有必要更新。皮膜化成後有生銹

23、情形發(fā)生，除SO、離子混入外，尚有化成液中游離酸太高(酸比偏低)、溫度不足、促進劑濃度不足、成分異常等因素，及化成前的水洗(或草酸)異常太酸，或化成後水洗的酸汙染太高都有關(guān)係，另素材除氧化膜不完全亦會造成局部生銹的現(xiàn)象。處理液的沉渣其它潤滑皂液泡沬過多的原因乃攪拌劇烈、溫度低、濃度低、液位低所致。各處理發(fā)生原因及對策、要因圖。 調(diào)整加溫方式 問題：模具堵塞 問題：潤滑不良澆付、模具摩耗、素材顫動 鋼之退火處理 鋼之退火(annealing)處理係將鋼加熱至適當溫度，保持適當時間後使其徐徐冷卻之操作。其主要目的為，消除由於冷卻或由於常溫、高溫加工所產(chǎn)生之應(yīng)力，調(diào)整因鑄鍛鋼高溫澆鑄、高溫加工所造成

24、之粗大的晶粒，消除化學成份之偏析以及使鋼軟化以便作塑性加工及機械加工。因此退火按照其目的有種種方法，而最常用之方法有完全退火和製程退火（軟化退火）兩種。二、退火之種類及目的退火處理有各種不同目的，按照其目的退火主要有下列各種方法。1.完全退火2.製程退火3.球化退火4.應(yīng)力消除退火5.恒溫退火6.擴散退火(一)完全退火的目的將鋼加熱至Ac3溫度（亞共析鋼）或Ac1溫度（過共析鋼）以上，保持適當時間後，使其緩慢冷卻稱為完全退火(full annealing)，其目的為結(jié)晶組織之調(diào)整，使鋼完全軟化；如此可使以後的機械加工或塑性加工容易進行。為最常用的退火方法。完全退火後之組織為亞共析鋼肥粒體層狀波

25、來體共析鋼層狀波來體過共析鋼雪明碳體層狀波來體至於對切削性之影響，根據(jù)其含碳量各有所不同。低碳鋼（約0.10.3%C）：完全退火後過於軟化切削時容易發(fā)生剝片，使表面粗糙，不適宜切削加工，若施予正?；炊商岣咔邢餍远贡砻嫫交?中碳鋼（約0.30.6%C）：完全退火後可得粗的肥粒體與層狀波來體混合組織，可得最容易切削加工的狀態(tài)。高碳鋼（約0.91.1%C）：完全退火後仍有少量雪明碳體無法完全固溶於沃斯田體而以網(wǎng)狀存在於沃斯田體之晶粒界，切削性差，對於高碳鋼之切削性之改善以球化退火較佳。(二)製程退火的目的鋼若施以冷加工（再結(jié)晶溫度以下的塑性加工）便會產(chǎn)生加工硬化，其結(jié)果伸長率，斷面縮率減低而

26、硬度，強度增加，圖1所示為碳鋼冷加工後機械性質(zhì)之變化情形。為了使加工硬化的鋼軟化而能繼續(xù)加工，在鋼的結(jié)晶溫度以上，變態(tài)點以下之適當溫度施予退火稱為製程退火(process annealing)，又稱為軟化退火，亦稱再結(jié)晶退火。 加工硬化之鋼退火時，便如圖2所示在某一定溫度範圍內(nèi)加熱溫度之高低對於硬度無甚影響，在此區(qū)域硬度雖無變化，但由於加熱可使結(jié)晶之畸變消失，同時放出應(yīng)變能而使其他物理性質(zhì)漸漸回復(fù)至未加工的狀態(tài)，此階段稱為回復(fù)(recovery)。若再將溫度升高，硬度便突然降低材料逐漸軟化，這是因材料中生成新的結(jié)晶核漸漸成長成結(jié)晶取代舊結(jié)晶，這階段稱為再結(jié)晶(recrystallization

27、)。若溫度再繼續(xù)升高結(jié)晶便逐漸成長，晶粒也粗大化而及於全材料而軟化，此階段稱為結(jié)晶之成長(crystal growth)。 圖1碳鋼之冷加工率與機械性質(zhì)之關(guān)係 圖2冷加工材退火時之硬度變化加工硬化之鋼退火時，便如圖2所示在某一定溫度範圍內(nèi)加熱溫度之高低對於硬度無甚影響，在此區(qū)域硬度雖無變化，但由於加熱可使結(jié)晶之畸變消失，同時放出應(yīng)變能而使其他物理性質(zhì)漸漸回復(fù)至未加工的狀態(tài)，此階段稱為回復(fù)(recovery)。若再將溫度升高，硬度便突然降低材料逐漸軟化，這是因材料中生成新的結(jié)晶核漸漸成長成結(jié)晶取代舊結(jié)晶，這階段稱為再結(jié)晶(recrystallization)。若溫度再繼續(xù)升高結(jié)晶便逐漸成長，晶粒

28、也粗大化而及於全材料而軟化，此階段稱為結(jié)晶之成長(crystal growth)。(三)球化退火之目的球化退火(spheroidizing)就如字意所述係將鋼中碳化物球化的退火，如此處理所得之球化的波來體稱為球狀（或粒狀）波來體。對工具鋼而言是非常重要的熱處理。通常是鋼材製造廠商作球化退火處理才交貨給加工廠。乃工具鋼淬火前之重要處理，如此可使淬火後組織均勻化並防止淬裂，又可使淬火、回火後之碳化物分佈均勻化使耐磨性獲得改善。同時對切削性之改善以及亞共析鋼之冷鍛性之改善有很大的效果。如前述球化退火與完全退火不同，按照處理的鋼種各有不同的目的。(1)對於中高碳鋼之球化處理可改善其切削性，尤其是0.6

29、%C以上之鋼非常有效。為了改善切削加工性時，球化之碳化物之粒度以大且均勻之組織為宜。 (2)球化處理可改善中碳鋼及構(gòu)造用合金鋼之冷鍛性；低碳鋼(S10CS22C)為加工性極佳之冷鍛用鋼材，這些鋼種可在熱壓後的狀態(tài)直接使用。但0.3%C以上之中碳鋼及構(gòu)造用合金鋼則須退火，且以球化退火的結(jié)果最為理想，惟冷加工後尚須機械加工時，切削性會有不良的情形，因此退火對冷加工性與切削性之影響應(yīng)予考慮。(3)球化退火可防止淬裂並改善淬火、回火後之韌性，這些應(yīng)處理成微細狀雪明碳體，且均勻的分佈之組織最為有效，尤其對過共析鋼而言是絕對必要之處理。(四)應(yīng)力消除退火將鍛造、鑄造、機械加工、冷加工、焊接或由高溫急冷時等

30、所發(fā)生之內(nèi)部應(yīng)力消除使其軟化之處理稱為應(yīng)力消除，退火(stress relieving)或低溫退火。又經(jīng)應(yīng)力消除退火後，可減少淬火變形，防止淬裂，乃精密淬火不可或缺之前處理。(五)恒溫退火恒溫退火(isothermal annealing)可以說是完全退火的一種，係利用等溫變態(tài)冷卻之方法。在比恒溫變態(tài)曲線之鼻部稍高之溫度施以恒溫變態(tài)處理，完全變態(tài)後，可自爐內(nèi)取出急冷，可達到迅速軟化退火之目的，又稱為循環(huán)退火(cyclic annealing)，適用於高碳工具鋼、自硬性大之高合金鋼等之軟化退火。(六)擴散退火擴散退火(diffusion annealing)又稱為均質(zhì)化退火(homogenizi

31、ng)。鑄件內(nèi)發(fā)生之凝固偏析或鋼材內(nèi)部發(fā)生之化學成份不均（偏析），會造成機械性質(zhì)之不均，同時淬火效果也會不均勻而發(fā)生淬裂的情形。擴散退火係將這些結(jié)晶內(nèi)之微視偏析以及結(jié)晶粒界存在之巨視偏析帶加熱擴散使組織均質(zhì)化。尤其對P.S之偏析，硫化物之分佈狀態(tài)之改善非常有效。又對工具鋼之退火可使碳化物微細化及均質(zhì)化可改善切削性，而軸承鋼則可消除有害之條狀偏析及巨大碳化物。三、退火之操作方法(一)完全退火之操作方法完全退火係將鋼加熱至Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上3050，保持於該溫度使鋼之內(nèi)外溫度達均勻後徐冷或爐冷之方法，圖3所示為碳鋼退火之加熱溫度與含碳量之關(guān)係。圖4所示為完全退火之作業(yè)方法，虛線為一般完全退火法，而實線的冷卻法則為二段退火法(stepped annealing)。由退火溫度在爐中徐冷至常溫時間須要很長，為了縮短處理時間可將工件爐冷至550左右（火色消失溫度），再由爐中取出放冷於空氣中，即為二段退火法。這種退火方法所得之硬度，組