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均匀化退火(扩散退火)
将金属铸锭,铸件或锻坯,在略低于因相线的温度长期加热,以消除或减少化学成分及显微组织(枝晶)偏析,达到均匀化目的的热处理工艺,称为均匀化退火。
均匀化退火加热温度很高,时间较长,消耗热量大而生产率低,只有在必要时才使用。因此,均匀化退火多用于优质合金钢及偏析现象较为严重的合金。均匀化退火在铸锭开 或锻造后进行比较有效,因为此时铸态组织已被破坏,元素扩散的障碍为减少。
钢件均匀化退火温度因偏析程度而不同。通常选择在Ac3或Acm以上150~300℃[1]。温度过高时,加热炉寿命大为缩短,而钢件也易被烧毁。通常是在不需要较长的扩散保温时间的条件下,选用较低的温度:碳钢常取100~1200℃,合金钢常取1200~1300℃。加热速度大都控制在100~120℃/h。均匀化退火的保温时间一般按截面厚度第25mm保温0.5~1h或以每1mm厚度保温1.5~2.5mim来计算。装炉量较大时,可按r=8.5+Q/4[1]计算,式中r为保温时间(h),Q为装炉量(t)。一般保温时间不超过15h,否则氧化损失过于于严重。冷却速度一般为50℃/h,高合金钢则为≤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最好在350℃左右出炉,以免因冷速过快而产生应力,使硬度偏高。均匀化退火常使钢的晶粒过度长大,需再进行一次完全退火或正火加以细化。
大型锻件为使毛坯获得锻造的双重作用,即热扩散和机械扩散的叠加,对成分的均匀化具有良好的效果。
一般铸钢件极少采用均匀化退火,但对铸造高速钢刀具等莱氏体钢制工件,则需进行高温均匀化退火,以破碎莱氏体网,使碳化物分布趋于均匀,其均匀化退火工艺参数如下[4]:
预热温度:800~850℃。
加热温度:
W18CR4V2钢——1245~1255℃。
保温时间:按坯料有效厚度第1mm0.2min计算,再加5~10min。
冷却:在一定时间内(有效厚度乘0.15min/mm),从加热温度冷却到580~620℃,然后出炉空冷。
高速钢均匀化退火后,为了避免出现裂纹,需进行回火,回火温度为580~700℃。
铜合金均匀化退火温度范围为700~950℃,铝合金为400~500℃[5]。
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