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扩散退火工艺对优质合金钢的限制及后续处理

【摘要】:图2-15扩散退火工艺曲线应该指出,用扩散退火解决钢材成分和组织结构的不均匀性是有限度的。钢件扩散退火温度,一般选择在Ac3或Accm以上150~300℃。由于扩散退火在高温下进行,且时间长,因而退火后将使奥氏体晶粒十分粗大。为了细化晶粒,应在扩散退火后补充一次完全退火或正火。扩散退火耗能大,工件烧损严重,故主要用于要求高的优质合金钢。

扩散退火又称均匀化退火,是以减少工件化学成分偏析和组织的不均匀程度(枝晶)为主要目的,将工件加热到高温(一般为1000~1300℃)并长时间保温(10~15h),然后缓慢冷却的退火工艺,其工艺曲线如图2-15所示。此法适用于合金钢铸锭或铸件,以及具有成分偏析的锻轧件等。

扩散退火在铸锭开坯或锻造后进行比较有效,因为此时铸态组织已被破坏,元素扩散的障碍大为减少。

图2-15 扩散退火工艺曲线

应该指出,用扩散退火解决钢材成分和组织结构的不均匀性是有限度的。例如,对结晶过程中形成的化合物及夹杂物来说,扩散退火就无能为力,此时只能用反复锻打的方法才能改善。

钢件扩散退火温度,一般选择在Ac3或Accm以上150~300℃。碳钢常取1100~1200℃,合金钢常取1200~1300℃,加热速度大多控制在100~120℃/h。

扩散退火的保温时间一般按截面厚度每25mm保温0.5~1h或每1mm保温1.5~2.5min来计算。装炉量较大时,可按式(2-1)[τ=8.5+Q/4]计算。

通常保温时间不超过15h,否则钢件氧化损失严重。

冷却速度一般为50℃/h,高合金钢冷速为20~30℃/h。通常降温到600℃以下即可出炉空冷。高合金钢及高淬透性钢种宜在350℃左右出炉,以免因冷速过快而产生应力,使硬度偏高。

大型锻件为使毛坯获得锻造所需塑性,常在1150~1270℃下加热保温。一般铸钢件极少采用扩散退火,但对于铸造高速钢刀具等莱氏体钢制工件,需进行高温扩散退火,以破碎莱氏体网,使碳化物分布趋于均匀。

由于扩散退火在高温下进行,且时间长,因而退火后将使奥氏体晶粒十分粗大。为了细化晶粒,应在扩散退火后补充一次完全退火或正火。对铸锭来说,尚需压力加工,而压力加工可以细碎晶粒,故此时可不必在扩散退火后再补充一次完全退火。

扩散退火耗能大,工件烧损严重,故主要用于要求高的优质合金钢。