国内同行执行的低温退火、水爆退火快速软化、等温球化退火等多种节能退火工艺，和传统的高温长时间退火工艺相比，新工艺退火节能30%以上。


高速钢制件只要经过热加工发生相变，一般均要经退火处理，方能进行切削加工和为较终热处理做好组织准备。此外，经过淬火回火后的高速钢工模具返修品，也必须经过退火方可再进行较终的热处理，否则，极有可能造成萘断口而报废。


高速钢常规退火工艺周期比较长，一般要36h（从进炉到出炉）以上，效率低，能耗高，而且碳化物分布的均匀也不是很理想。图1为W18钢锻件在箱式电炉中装箱退火的典型工艺曲线。退火后硬度应≤255HBW。


为了改变传统退火工艺的弊端，国内工具行业做了不少试验，大胆改革创新，为节能减排传递正能量。以下简介几种节能退火工艺。




1.完全退火


将亚共析钢加热至Ac3以上20-30℃，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而接近平衡的组织，这种热处理工艺称为完全退火。


经浇注并模冷后的钢锭和铸钢件，或终轧终止温度过高的热锻轧件，晶粒粗大，易得魏氏组织，并存在着内应力。可通过完全退火来细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火做好组织准备。


完全退火只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢。过共析钢若加热至Acm以上单相奥氏体区，缓冷后会析出网状二次渗碳体，使钢的强度、范性和韧性大大降低。





2.不完全退火


亚共析钢在Ac1-Ac3之间或过共析钢在Ac1-Accm之间两相区加热，保温足够时间，进行缓慢冷却的热处理工艺，称为不完全退火。


如果亚共析钢的终轧终止温度适当，并未引起晶粒粗化，铁素体和珠光体的分布又无异常现象，采用不完全退火，可以进行部分重结晶，起到细化晶粒，改善组织，降低硬度和消除内应力的作用。亚共析钢的不完全退火温度一般为740-780℃，其优点是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。


过共析钢退火是为了细化和均匀组织，降低硬度和消除内应力。





3.等温退火


等温退火是将钢件加热到临界温度（过共析钢 Ac1或亚共析钢Ac3）以上奥氏体化，然后将钢件移入另一温度稍低于Ar1的炉中等温停留，不可太高也不宜过低。太高则等温时间过长，且硬度偏低；过低则硬度偏高。原则是在保证硬度合格的条件下，尽量选用较低的等温温度，以缩短等温时间，提高劳动生产率。当转变完成后，出炉空冷至室温。


等温退火时转变易于控制，更适用于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，可以节省钢件在炉内的时间，提高退火炉的周转率。





4.球化退火


球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺，主要用于过共析钢，如碳素工具钢、低合金工具钢和滚珠轴承钢。


球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性能，以及获得均匀的组织，并为较后的淬火处理做组织准备。其加热温度范围一般取Ac1以上20-30℃经球化退火后组织的优点：


⑴由片状变成粒状珠光体，降低硬度，改善切削加工性能。


⑵粒状珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形开裂倾向小，即淬火的工艺性能好。


⑶能获得较佳的淬火组织，即马氏体片细小，残余奥氏体量少，并保留一定量均匀分布的粒状碳化物。


另外具有明显网状碳化物结构的钢材，必须先进行正火消除碳化物网，再进行球化退火。


5.扩散退火


扩散退火也称均匀化退火，主要用于合金钢钢锭或铸件，它们在浇注后凝固过程中总会产生合金元素的枝晶偏析，即化学成分不均匀性。扩散退火是通过高温长时间加热奥氏体化，使分布不均匀的元素通过扩散，以消除或者减弱枝晶偏析。


常用扩散退火温度是1100℃-1200℃，保温时间为10-15小时。钢中合金元素含量越高，所采用的加热温度越高。经高温长时间加热扩散退火后，奥氏体晶粒已经过度长大，如不再进行热加工，必须进行一次完全退火或正火以细化晶粒。


6.低温退火


低温退火是把钢件加热到低于Ac1温度退火，又叫消应力退火，主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件和机加工件中的残余应力，提高稳定性，防止淬火变形开裂。它包括软化退火和再结晶退火。


常用的软化退火温度为650-720℃，保温后出炉空冷。钢锭经软化退火后，消除了内应力，避免钢锭开裂，并降低硬度便于钢锭表面清理。合金结构钢的锻轧钢材，经软化退火后能消除内应力和降低硬度，对于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，降低硬度效果更为显著。 再结晶退火是将冷加工硬化的钢材，加热至T再-Ac1之间进行，通常为650-700℃。其目的是通过再结晶使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从而消除加工硬化。





铝型材热处理四把火：退火、正火、淬火、回火


【铝道网】铝型材热处理是将铝型材产品放在一定的介质中加热到适宜的温度，铝型材热处理的文章及信息并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。铝型材热处理是材料生产中的较重要的工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件的内部的显微组织，或改变工件的表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能观察到的。铝型材热处理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(时效)。


退火是指将工件加热到适当温度，根据材料的和工件的尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后续加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，有时也用于对一些要求不高的零件的较终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液淬冷介质中快速冷却。淬火后材料为不平衡组织，通常很硬很脆，需要在高于室温的某一温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺叫回火(时效)。


从以上定义可以看出，不论是退火、正火、淬火还是回火，热处理过程中都要对工件进行加热、保温和冷却。所以铝型材热处理中，加热速度，保温时间和冷却速度成为热处理工艺中较重要的工艺参数。


“四把火”中，淬火和回火(时效)关系较为密切，常常配合使用，二者缺一不可。但在实际生产中，为了节约成本，提高生产效率，对于性能要求低的产品，往往用在线淬火代替淬火炉淬火，用自然时效代替回火。比如在挤压6060、6063等低合金化合金型材时，由于这些合金的淬火敏感性很低，硅、镁在固溶温度以上固溶很快。所以在保证挤压材出料口温度高于固溶温度时，通过风冷淬火也能获得固溶程度较大的过饱和固溶体。