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 回火
 

外文名 :tempering

一级学科 :材料科学与工程

二级学科 :材料学

作   用:稳定组织 消除应力 改善力学性能  

回火是将淬火后的钢重新加热到Ac1以下某一温度范围(大大低于退火、正火和淬火时的加热温度),保温后在空气中、油或水中冷却的热处理工艺。[1]

回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力,降低淬火钢的脆性,使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。

回火分类

根据回火温度的不同,回火分为低温回火、中温回火和高温回火。

1.低温回火回火温度为150~250°C。低温回火可以部分消除淬火造成的内应力,降低钢的脆性,提高韧性,同时保持较高的硬度。故广泛应用于要求硬度高、耐磨性好的零件,如量具、刃具、冷变形模具及表面淬火件等。

2.中温回火回火温度为300~450°C。中温回火可以消除大部分内应力,硬度有显著的下降,但仍有一定的韧性和弹性。中温回火主要应用于各类弹簧、高强度的轴、轴套及热锻模具等工件。

3.高温回火回火温度为500~650°C。高温回火可以消除内应力,使工件既具有良好的塑性韧性,又具有较高的强度。淬火后再经高温回火的工艺称为调质处理。对于大部分要求较高综合力学性能的重要零件,都要经过调质处理,如轴、齿轮等。

回火的作用

由于钢铁工件在淬火后具有以下特点:①得到了马氏体贝氏体、残余奥氏体等不平衡(即不稳定)组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。因此,钢铁工件淬火后一般都要经过回火。

回火的作用在于:

①提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。

②消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。

③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

回火之所以具有这些作用,是因为温度升高时,原子活动能力增强,钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散,实现原子的重新排列组合,从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。

一般钢铁回火时,硬度和强度下降,塑性提高。

回火温度越高,这些力学性能的变化越大。

有些合金元素含量较高的合金钢,在某一温度范围回火时,会析出一些颗粒细小的金属化合物,使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。[2]

回火要求

用途不同的工件应在不同温度下回火,以满足使用中的要求。

①刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下进行低温回火。低温回火后硬度变化不大,内应力减小,韧性稍有提高。

②弹簧在350~500℃下中温回火,可获得较高的弹性和必要的韧性。

③中碳结构钢制作的零件通常在500~600℃进行高温回火,以获得适宜的强度与韧性的良好配合。淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。

钢在300℃左右回火时,常使其脆性增大,这种现象称为第一类回火脆性。一般不应在这个温度区间回火。

某些中碳合金结构钢在高温回火后,如果缓慢冷至室温,也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。

在钢中加入钼,或回火时在油或水中冷却,都可以防止第二类回火脆性。

将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度,便可以消除这种脆性。[3]

回火常见问题与解决方法

回火产生之回火裂痕以淬火之钢铁材料经回火处理时,因急冷、急热或组织变化之故而产生之裂痕,称之为回火裂痕。

常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会产生。

100℃热水回火之优点低温回火常使用180℃至200℃左右来回火,使用油煮回火。其实若使用100℃的热水来进行回火,会有许多优点,包括:

(1) 100℃的回火可以减少磨裂的发生;

(2)100℃回火可使工件硬度稍增,改善耐磨性

(3)100℃的热水回火可降低急速加热所产生裂痕的机会;

(4)进行深冷处理时,降低工件发生深冷裂痕的机率,对残留沃斯田体有缓冲作用,增加材料强韧性;

(5)工件表面不会产生油焦,表面硬度稍低,适合磨床研磨加工,亦不会产生油煮过热干烧之现象。

二次硬化之高温回火处理对于工具钢而言,残留应力与残留沃斯田体均对钢材有著不良的影响,浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。

高温回火处理会有二次硬化现象,以SKD11而言,530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低,但耐热性佳,不会产生时效变形,且能改善钢材耐热性,更可防止放电加工之加工变形,益处甚多。[4]

视频

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参考资料

  1. 回火工艺基础知识大全,百度文库,2018-09-24
  2. 钢的回火转变及回火,百度文库,2018-11-25
  3. 回火工艺,百度文库,2018-07-01
  4. 回火及回火脆性,百度文库,2019-10-16