退火是將金屬和合金加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后組織亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體;共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體?？傊嘶鸾M織是接近平衡狀態(tài)的組織。

退火的目的

①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。

②細(xì)化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鹘M織準(zhǔn)備。

③消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂。

退火工藝的種類

①均勻化退火(擴(kuò)散退火)

均勻化退火是為了減少金屬鑄錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到高溫，長時(shí)間保持，然后進(jìn)行緩慢冷卻，以化學(xué)成分和組織均勻化為目的的退火工藝。

均勻化退火的加熱溫度一般為Ac3 (150～200℃)，即1050～1150℃，保溫時(shí)間一般為10～15h，以保證擴(kuò)散充分進(jìn)行，大道消除或減少成分或組織不均勻的目的。由于擴(kuò)散退火的加熱溫度高，時(shí)間長，晶粒粗大，為此，擴(kuò)散退火后再進(jìn)行完全退火或正火，使組織重新細(xì)化。

②完全退火

完全退火又稱為重結(jié)晶退火，是將鐵碳合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。

完全退火主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件、鑄件及熱軋型材，有時(shí)也用于它們的焊接構(gòu)件。完全退火不適用于過共析鋼，因?yàn)檫^共析鋼完全退火需加熱到Acm以上，在緩慢冷卻時(shí)，滲碳體會(huì)沿奧氏體晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，導(dǎo)致材料脆性增大，給最終熱處理留下隱患。

完全退火的加熱溫度碳鋼一般為Ac3 (30～50℃);合金鋼為Ac3 (500～70℃);保溫時(shí)間則要依據(jù)鋼材的種類、工件的尺寸、裝爐量、所選用的設(shè)備型號(hào)等多種因素確定。為了保證過冷奧氏體完全進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，完全退火的冷卻必須是緩慢的，隨爐冷卻到500℃左右出爐空冷。

③不完全退火

不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1～Ac3之間溫度，達(dá)到不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。

不完全退火主要適用于中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等，其目的是細(xì)化組織和降低硬度，加熱溫度為Ac1 (40～60)℃，保溫后緩慢冷卻。

④等溫退火

等溫退火是將鋼件或毛坯件加熱到高于Ac3(或Ac1)溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間地某一溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。

等溫退火工藝應(yīng)用于中碳合金鋼和低合金鋼，其目的是細(xì)化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為Ac3 (30～50)℃，過共析鋼加熱溫度為Ac3 (20～40)℃，保持一定時(shí)間，隨爐冷至稍低于Ar3溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，然后出爐空冷。等溫退火組織與硬度比完全退火更為均勻。

⑤球化退火

球化退火是使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝。將鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。

球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經(jīng)軋制、鍛造后空冷，所得組織是片層狀珠光體與網(wǎng)狀滲碳體，這種組織硬而脆，不僅難以切削加工，且在以后淬火過程中也容易變形和開裂。而經(jīng)球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上，和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易長大，冷卻時(shí)工件變形和開裂傾向小。另外對(duì)于一些需要改善冷塑性變形(如沖壓、冷鐓等)的亞共析鋼有時(shí)也可采用球化退火。

球化退火加熱溫度為Ac1 (20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保溫后等溫冷卻或直接緩慢冷卻。在球化退火時(shí)奧氏化是“不完全”的，只是片狀珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網(wǎng)狀碳化物，如過共析鋼有網(wǎng)狀碳化物存在，則在球化退火前須先進(jìn)行正火，將其消除，才能保證球化退火正常進(jìn)行。

球化退火工藝方法很多，最常用的兩種工藝是普通球化退火和等溫球化退火。普通球化退火是將鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫適當(dāng)時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，冷到500℃左右出爐空冷。等溫球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于Ar1的溫度進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間為其加熱保溫時(shí)間的1.5倍。等溫后隨爐冷至500℃左右出爐空冷。和普通球化退火相比，球化退火不僅可縮短周期，而且可使球化組織均勻，并能嚴(yán)格地控制退火后的硬度。

⑥再結(jié)晶退火(中間退火)

再結(jié)晶退火是經(jīng)冷形變后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時(shí)間，使形變晶粒重新結(jié)晶成均勻的等軸晶粒，以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝。

⑦去應(yīng)力退火

去應(yīng)力退火是為了消除由于塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝。

鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，如不及時(shí)消除，將使工件在加工和使用過程中發(fā)生變形，影響工件精度。采用去應(yīng)力退火消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力十分重要。

去應(yīng)力退火的加熱溫度低于相變溫度A1，因此，在整個(gè)熱處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底，在加熱時(shí)應(yīng)控制加熱溫度。一般是低溫進(jìn)爐，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規(guī)定溫度。焊接件得加熱溫度應(yīng)略高于600℃。保溫時(shí)間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應(yīng)力退火的保溫時(shí)間取上限，冷卻速度控制在(20～50)℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。