不完全退火是将工件部分奥氏体化后缓慢冷却的退火，包括相变区退火、亚温退火和临界区退火等。钢的不完全退火工艺曲线如图2-3所示，即加热温度在Ac1与Ac3(或Accm)之间，加热到温度后短时保温，之后缓慢或控速冷却，以得到铁素体(或渗碳体)和珠光体组织。加热时珠光体转变为奥氏体，而过剩相(铁素体或碳化物)大部分保持不变。不完全退火的目的与完全退火相似，都是通过相变重结晶来细化晶粒、改善组织、去除应力、降低硬度以及改善切削性能。不完全退火由于重结晶不完全而导致细化晶粒的程度较差，但能够缩短工艺周期，降低费用，可用于晶粒未粗化的锻轧件等。
图2-3 钢的不完全退火工艺曲线
亚共析钢冷拉坯料常采用完全退火，而一部分低、中碳钢及合金结构钢，如15、45、30Mn2、40CrMn、40MnB等，因晶粒长大倾向较大且不均匀，用完全退火不易控制晶粒度，以及为了降低钢材脆性，所以宜采用不完全退火。其加热温度为Ac1～Ac3，加热速度为100～120℃/h，保温时间可按下式计算：
式中 Q——装炉量，t；
τ——保温时间，h。
保温后随炉冷却至600～650℃即可出炉空冷。
工具钢、轴承钢及冷作模具钢等过共析钢应用此工艺，可得到球状珠光体及球状碳化物组织，此时通常称为球化退火工艺。
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