退火和正火常見缺陷與避免措施

        退火和正火由于加熱或冷卻不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)一些與預(yù)期目的相反的組織，造成缺陷。

        1.過熱與過燒

        由于加熱溫度過高，引起晶粒過度長(zhǎng)大或出現(xiàn)晶界弱化，甚至晶界局部熔化，造成工件報(bào)廢。

        對(duì)于加熱溫度過高、保溫時(shí)間過長(zhǎng)或爐內(nèi)溫度不均造成的局部過熱，當(dāng)冷速適中時(shí)，中碳鋼中常出現(xiàn)粗大魏氏鐵素體組織，使鋼沖擊韌性下降。

為了消除魏氏體組織，可采用稍高于Ac3的加熱溫度，既使先共析相完全溶解，又不使奧氏體晶粒粗大，再根據(jù)鋼的化學(xué)成分采用較快或者較慢的冷卻速度冷卻。對(duì)于魏氏體組織嚴(yán)重的，可以采用前述的雙重正火來消除。

        2.退火石墨碳(黑斑)

        黑斑多于碳含量高的碳素工具鋼或低合金工具鋼退火后出現(xiàn)。這類鋼有時(shí)在退火后硬度雖然很低，但脆性卻很大，一折即斷，斷口呈灰黑色，所以又叫“黑脆”。當(dāng)高碳鋼加熱溫度過高(>1000℃)、保溫時(shí)間過長(zhǎng)或多次返修退火時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變按Fe-C平衡相圖進(jìn)行，滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)槭Ｊ诮鹣嘟M織中呈現(xiàn)為黑斑，并在其周圍形成大塊鐵素體。由于石墨本身強(qiáng)度和塑性極低，且石墨對(duì)基體有割裂作用，因此使零件強(qiáng)度、塑性及表面粗糙度等級(jí)明顯降低。對(duì)出現(xiàn)黑斑缺陷的刀具進(jìn)行淬火，容易出現(xiàn)軟點(diǎn)，使用中易出現(xiàn)崩刃及早期磨損現(xiàn)象。

鋼中碳含量過高、含錳量過低或含有促進(jìn)石墨化的元素(如Si)等，均可促進(jìn)黑斑組織形成。出現(xiàn)黑斑的工件不能返修，只能報(bào)廢。預(yù)防措施就是控制退火加熱溫度和保溫時(shí)間。

        3.反常組織

        在亞共析鋼中，在先共析鐵素體晶界上出現(xiàn)粗大滲碳體，珠光體片間距也很大；在過共析鋼中，在先共析滲碳體周圍出現(xiàn)很寬的鐵素體條，而先共析滲碳體網(wǎng)也很寬。

        形成原因：在Ar1點(diǎn)附近冷速過慢或在略低于Ar1點(diǎn)(如低10℃)的溫度下長(zhǎng)時(shí)間停留。這種組織的形成過程是在先共析相析出后，在后續(xù)的珠光體轉(zhuǎn)變過程中，鐵素體或滲碳體自由長(zhǎng)大，而形成游離的鐵素體或滲碳體，結(jié)果在亞共析鋼中出現(xiàn)非共析滲碳體，而在過共析鋼中出現(xiàn)游離的鐵素體。這和正常組織相反，故稱為反常組織。

        反常組織將造成淬火軟點(diǎn)，出現(xiàn)這種組織時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行退火消除。

        4.網(wǎng)狀組織

        加熱速度過高或冷速過慢形成網(wǎng)狀鐵素體(亞共析鋼)或滲碳體(過共析鋼)。由于網(wǎng)狀組織會(huì)降低鋼的力學(xué)性能，且在后續(xù)淬火加熱時(shí)難以消除，因此必須嚴(yán)格控制。

        網(wǎng)狀組織一般采取重新正火的辦法來消除。

        5.球化不均勻

        工具鋼球化退火后組織中常有細(xì)小片狀碳化物存在，會(huì)導(dǎo)致硬度偏高，淬火加熱時(shí)此碳化物不易溶解，導(dǎo)致淬火開裂傾向增加，殘留奧氏體量較多。球化不完全主要是由奧氏體溫度高或保溫時(shí)間長(zhǎng)、冷速快引起，改善措施是補(bǔ)充低溫球化退火，并嚴(yán)格控制球化退火時(shí)的奧氏體化溫度、保溫時(shí)間及冷卻規(guī)范。

        球化不均勻也有可能是球化退火前存在的網(wǎng)狀碳化物，在球化退火時(shí)聚集而成。消除辦法是進(jìn)行正火和一次球化退火。

        6.硬度過高

        中、高碳鋼退火的重要目的之一是降低硬度，便于機(jī)械加工，因而對(duì)退火后的硬度有一定要求。中碳鋼退火后硬度過高多由于退火冷速過快所致，因冷速偏快，故組織中珠光體偏多、偏細(xì)，甚至?xí)霈F(xiàn)索氏體等組織。特別是對(duì)合金元素含量較高、過冷奧氏體穩(wěn)定的鋼，退火后就會(huì)形成索氏體、托氏體，甚至貝氏體或馬氏體組織，因而硬度高于規(guī)定的硬度范圍。高碳鋼硬度偏高主要是因球化不當(dāng)造成的，如加熱或等溫溫度偏低、冷速偏快，均會(huì)造成球化不完全或碳化物彌散度過大，從而使硬度偏高。有時(shí)硬度偏高也與裝爐量過大、爐溫不均勻有關(guān)。為了獲得所需的硬度，退火應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)范執(zhí)行。對(duì)硬度偏高的工件，可通過重新退火來修正。

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