3.2 退火与正火（课件）·高一《金属加工基础》同步精品课堂(机工版·第2版）

《金属加工基础》（第1版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 钢的热处理 退火与正火（第2课时） 知识目标 掌握退火的概念和退火工艺。 能力目标 掌握正火的概念和正火的应用。 情感目标 提供对基础知识的学习和运用，乐于探索机械专业的学习规律，培养学生综合学习的能力。 三维目标 第一章 绪论 导入情景 01 思考：什么是退火？什么是正火？ 新知学习 02 退火与正火主要用来处理毛坯件（如铸件、锻件、焊件等），为以后的切削加工和最终热处理作组织准备。钢材适宜切削加工的硬度范围一般是170~270HBW，如果钢铁材料的硬度低于170HBW，则容易发生"粘刀"现象，并影响工件表面的切削质量和切削效率；如果钢铁材料的硬度高于270HBW，则不容易进行切削，并会加剧切削刀具的磨损。可以通过选择合理的退火工艺或正火工艺，使钢铁材料获得适宜切削加工的硬度范围。一般来说，选择退火可以降低钢铁材料的硬度，而选择正火则可以提高钢铁材料的硬度。 退火与正火 新知学习 02 一、退火 退火是将工件加热到适当温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。根据钢铁材料化学成分和退火目的不同，退火一般分为完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火、均匀化退火等。常用退火工艺曲线如图3-3所示。 新知学习 02 第一，消除钢铁材料的内应力；第二，降低钢铁材料的硬度，提高其塑性；第三，细化钢铁材料的组织，均匀其化学成分，并为最终热处理作好组织准备。退火广泛应用于机械零件的加工过程中，属于预备热处理工序，一般安排在铸造、锻造、焊接等工序之后，粗切削加工之前，主要用来消除前一工序中所的某些组织缺陷或残留内应力。 退火的目的 新知学习 02 完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火工艺。钢件经完全退火后所获得的室温组织是铁素体和珠光体。完全退火的主要目的是细化组织，降低硬度，提高塑性，消除化学成分偏析。 完全退火主要适用于由亚共析钢（0.0218% ≤wc <0.77%）制作的铸件、锻件、焊件等，其加热温度是Ac,+(30~50)℃。由过共析钢（0.77%<wc≤2.11%）制作的工件则不宜采用完全退火，因为过共析钢加热到Ac线以上后，二次渗碳体（Fe,Cn）会以网状形式沿奥氏体晶界析出（图3-4)，使过共析钢的强度和韧性显著降低，同时会使工件在淬火过程中产生淬火裂纹。 1．完全退火 新知学习 02 2.球化退火 球化退火是使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。球化退火得到的室温组织是在 铁素体基体上均匀分布着球状(或粒状)碳化物(或渗碳体),即球状珠光体组织，如图3-5 所示。在球化退火保温阶段，工件中没有溶解的片状碳化物会自发地趋于球状(球体表面 积最小)化，并在随后的缓冷过程中最终形成球状珠光体组织(图3-6)。球化退火的加热 温度是在Ac₁±(20～30)℃的温度区间内交替加热及冷却，或者在稍低于Ac₁ 的温度下保 温，然后缓慢冷却。球化退火的主要目的是使碳化物(或渗碳体)球化，降低钢材的硬度， 改善钢材的切削加工性能，并为淬火作组织准备。球化退火主要用于由过共析钢和共析钢制 造的刃具、风动工具、木工工具、量具、模具、滚动轴承件等。 新知学习 02 新知学习 02 【拓展知识】 当物体的体积一定时，球形物体的表面积最小，其表面能也最小。因此，自然界的物体为了降低表面能，会自发地趋向于球形。例如，海滩上的岩石被海浪冲刷到海滩上后， 随着时间的推移，岩石会逐渐被海浪磨成美丽的鹅卵石。其实，球化退火中也有类似的过程，如片状的碳化物相当于“岩石”,获得的球状碳化物相当于“鹅卵石”,保温过程则 相当于“海浪冲刷”时间。 新知学习 02 3. 等温退火 等温退火是指将工件加热到高于Ac₃( 或Ac₁) 的温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体类组织后在空气中冷却的退火工艺。 亚共析钢的加热温度是Ac₃+(30～50)℃,共析钢和过共析钢的加热温度是Ac₁+(20~ 40)℃。等温退火的目的与完全退火基本相同，但等温退火可以缩短退火时间，获得比较均 匀的组织与性能，其应用与完全退火和球化退火相同。 新知学习 02 4.去应力退火 去应力退火是为了去除工件在塑性变形加工、切削加工或焊接过程中造成的内应力及铸 件内存在的残留应力而进行的退火工艺。去应力退火的加热温度是Ac₁以下的温度区间(一 般是500～600℃),其主要目的是消除工件在切削加工、铸造、锻造、热处理、焊接等过程中产生的残留应力，减小工件的变形，稳定工件的形状尺寸。去应力退火主要用于去除铸件、锻件、焊件及精密加工件中的残留应力。钢铁材料在去应力退火的加热及冷却过程中无 相变过程发生。 新知学习 02 5.均匀化退火