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國內同行執行的低溫退火、水爆退火快速軟化、等溫球化退火等多種節能退火工藝，和傳統的高溫長時間退火工藝相比，新工藝退火節能30%以上。


高速鋼制件只要經過熱加工發生相變，一般均要經退火處理，方能進行切削加工和為最終熱處理做好組織準備。此外，經過淬火回火后的高速鋼工模具返修品，也必須經過退火方可再進行最終的熱處理，否則，極有可能造成萘斷口而報廢。


高速鋼常規退火工藝周期比較長，一般要36h（從進爐到出爐）以上，效率低，能耗高，而且碳化物分布的均勻也不是很理想。圖1為W18鋼鍛件在箱式電爐中裝箱退火的典型工藝曲線。退火后硬度應≤255HBW。


為了改變傳統退火工藝的弊端，國內工具行業做了不少試驗，大膽改革創新，為節能減排傳遞正能量。以下簡介幾種節能退火工藝。




1.完全退火


將亞共析鋼加熱至Ac3以上20-30℃，保溫足夠時間奧氏體化后，隨爐緩慢冷卻，從而接近平衡的組織，這種熱處理工藝稱為完全退火。


經澆注并模冷后的鋼錠和鑄鋼件，或終軋終止溫度過高的熱鍛軋件，晶粒粗大，易得魏氏組織，并存在著內應力。可通過完全退火來細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度，便于切削加工，并為加工后零件的淬火做好組織準備。


完全退火只適用于亞共析鋼，不宜用于過共析鋼。過共析鋼若加熱至Acm以上單相奧氏體區，緩冷后會析出網狀二次滲碳體，使鋼的強度、范性和韌性大大降低。





2.不完全退火


亞共析鋼在Ac1-Ac3之間或過共析鋼在Ac1-Accm之間兩相區加熱，保溫足夠時間，進行緩慢冷卻的熱處理工藝，稱為不完全退火。


如果亞共析鋼的終軋終止溫度適當，并未引起晶粒粗化，鐵素體和珠光體的分布又無異常現象，采用不完全退火，可以進行部分重結晶，起到細化晶粒，改善組織，降低硬度和消除內應力的作用。亞共析鋼的不完全退火溫度一般為740-780℃，其優點是加熱溫度低，操作條件好，節省燃料和時間。


過共析鋼退火是為了細化和均勻組織，降低硬度和消除內應力。





3.等溫退火


等溫退火是將鋼件加熱到臨界溫度（過共析鋼 Ac1或亞共析鋼Ac3）以上奧氏體化，然后將鋼件移入另一溫度稍低于Ar1的爐中等溫停留，不可太高也不宜過低。太高則等溫時間過長，且硬度偏低；過低則硬度偏高。原則是在保證硬度合格的條件下，盡量選用較低的等溫溫度，以縮短等溫時間，提高勞動生產率。當轉變完成后，出爐空冷至室溫。


等溫退火時轉變易于控制，更適用于過冷奧氏體穩定性高的合金鋼，可以節省鋼件在爐內的時間，提高退火爐的周轉率。





4.球化退火


球化退火是使鋼中的碳化物球化，獲得粒狀珠光體的熱處理工藝，主要用于過共析鋼，如碳素工具鋼、低合金工具鋼和滾珠軸承鋼。


球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性能，以及獲得均勻的組織，并為最后的淬火處理做組織準備。其加熱溫度范圍一般取Ac1以上20-30℃經球化退火后組織的優點：


⑴由片狀變成粒狀珠光體，降低硬度，改善切削加工性能。


⑵粒狀珠光體加熱時奧氏體晶粒不易長大，允許有較寬的淬火溫度范圍，淬火時變形開裂傾向小，即淬火的工藝性能好。


⑶能獲得最佳的淬火組織，即馬氏體片細小，殘余奧氏體量少，并保留一定量均勻分布的粒狀碳化物。


另外具有明顯網狀碳化物結構的鋼材，必須先進行正火消除碳化物網，再進行球化退火。


5.擴散退火


擴散退火也稱均勻化退火，主要用于合金鋼鋼錠或鑄件，它們在澆注后凝固過程中總會產生合金元素的枝晶偏析，即化學成分不均勻性。擴散退火是通過高溫長時間加熱奧氏體化，使分布不均勻的元素通過擴散，以消除或者減弱枝晶偏析。


常用擴散退火溫度是1100℃-1200℃，保溫時間為10-15小時。鋼中合金元素含量越高，所采用的加熱溫度越高。經高溫長時間加熱擴散退火后，奧氏體晶粒已經過度長大，如不再進行熱加工，必須進行一次完全退火或正火以細化晶粒。


6.低溫退火


低溫退火是把鋼件加熱到低于Ac1溫度退火，又叫消應力退火，主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件和機加工件中的殘余應力，提高穩定性，防止淬火變形開裂。它包括軟化退火和再結晶退火。


常用的軟化退火溫度為650-720℃，保溫后出爐空冷。鋼錠經軟化退火后，消除了內應力，避免鋼錠開裂，并降低硬度便于鋼錠表面清理。合金結構鋼的鍛軋鋼材，經軟化退火后能消除內應力和降低硬度，對于過冷奧氏體穩定性高的合金鋼，降低硬度效果更為顯著。 再結晶退火是將冷加工硬化的鋼材，加熱至T再-Ac1之間進行，通常為650-700℃。其目的是通過再結晶使變形晶粒恢復成等軸狀晶粒，從而消除加工硬化。





鋁型材熱處理四把火：退火、正火、淬火、回火


【鋁道網】鋁型材熱處理是將鋁型材產品放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，鋁型材熱處理的文章及信息并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。鋁型材熱處理是材料生產中的較重要的工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體化學成分，而是通過改變工件的內部的顯微組織，或改變工件的表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能觀察到的。鋁型材熱處理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(時效)。


退火是指將工件加熱到適當溫度，根據材料的和工件的尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后續加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化。退火根據目的不同分為再結晶退火、去應力退火球化退火、完全退火等。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，有時也用于對一些要求不高的零件的較終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液淬冷介質中快速冷卻。淬火后材料為不平衡組織，通常很硬很脆，需要在高于室溫的某一溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝叫回火(時效)。


從以上定義可以看出，不論是退火、正火、淬火還是回火，熱處理過程中都要對工件進行加熱、保溫和冷卻。所以鋁型材熱處理中，加熱速度，保溫時間和冷卻速度成為熱處理工藝中較重要的工藝參數。


“四把火”中，淬火和回火(時效)關系較為密切，常常配合使用，二者缺一不可。但在實際生產中，為了節約成本，提高生產效率，對于性能要求低的產品，往往用在線淬火代替淬火爐淬火，用自然時效代替回火。比如在擠壓6060、6063等低合金化合金型材時，由于這些合金的淬火敏感性很低，硅、鎂在固溶溫度以上固溶很快。所以在保證擠壓材出料口溫度高于固溶溫度時，通過風冷淬火也能獲得固溶程度較大的過飽和固溶體。