球化退火的目的與工藝制定

在熱處理行業中,使鋼中的碳化物球狀化的退火方法稱為球化退火。
(1)球化退火的目的
1)降低硬度,改善切削加工性能。鋼經球化退火后,形成的球狀碳化物具有比片狀碳化物低的硬度,有利于改善切削加工性能。
2)細化組織,為淬火做好組織準備。在淬火加熱過程中,由于球狀碳化物比片狀碳化物較難溶于奧氏體,因而可以阻止晶粒長大,減少和防止鋼的過熱。球化退火后得到的組織均勻,有利于減少淬火畸變和開裂傾向。
3)提高淬火工件的耐磨性。由于球狀碳化物在工件淬火后被完全保留下來,且均勻地分布在馬氏體基體上,這些細而硬的小顆粒可以有效地提高工件的耐磨性。
(2)球化退火工藝球化退火有普通球化退火、等溫球化退火和周期球化退火等。
1)普通球化退火
①加熱溫度。加熱溫度為Ac1+10~20℃。加熱溫度過高,溶入奧氏體中的碳化物太多,則會降低球化的成核率,容易形成片狀珠光體。如果加熱溫度過低,則珠光體中的片狀碳化物溶解不夠,部分片狀碳化物可能因未溶解而保留下來,可能得到細粒狀與片狀混合的珠光體組織。
②保溫時間。其時間長短與零件有效厚度、工件的排列方式和裝爐量大小等因素有關。由于球化退火的溫度比完全退火低,故球化退火的保溫時間應比完全退火稍長些。
③冷卻。工件保溫后以20~ 40℃/h的速度冷卻至500℃以下出爐空冷。冷卻速度影響著退火組織中碳化物顆粒的大小和分布的均勻性。在同一退火溫度下,增大冷卻速度,因碳化物來不及聚集和長大,而得到細小而彌散度較大的組織,使硬度偏高,不利于切削加工。冷卻速度過小,碳化物容易聚集成較大的顆粒。通常,球化退火保溫后,直接緩慢冷卻的冷卻速度應比普通退火慢些。這種退火方法球化較充分,但生產周期長。適用于截面大的工件及裝爐量大的情況。
2)等溫球化退火。其加熱溫度為Ac1+20~30℃,保溫后冷卻到Ar1-20~30℃,等溫一段時間(等溫時間取決于等溫轉變曲線及工件截面尺寸大小),然后隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。這種方法退火后的組織比較均勻,且易于控制,生產周期較短。
3)周期球化退火。它是將鋼在Ac1+10~20℃加熱,保溫后在Ar1-20~30℃等溫一段時間,如此反復進行多次等溫球化退火,然后隨爐冷至500℃以下出爐空冷。這種方法得到的球狀碳化物不夠均勻,且操作較麻煩,生產中應用較少,主要用于原始組織為粗片狀珠光體的情況。

 

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