正火后回火的定义及作用

来源:金属热处理工艺学作者:汪庆华

正火回火的目的一般是主要针对于大截面零件而言的:有以下作用——且非常重要

1.对于像电机轴、压机容器等零件(材质一般为碳钢或低合金结构钢)而言,正火+高温回火就是其最终热处理因此正火后及时回火处理能有效的稳定组织及尺寸,进一步消除工件内应力,对提高综合力学性能有明显作用;2.对于大型锻件而言,正火后及时高温回火(一般还在中间加一次过冷)除了能达到前面所述之目的外,还有扩氢的重要作用,特别是高淬透性钢,(氢是产生白点的因素)而大锻件若内部产生了白点的话一般都要报废。所以重要零件(或特殊材料)正火+高温回火是十分必要的。

一般正火不进行回火,当淬透性比较好的材料或者采用雾冷正火时,要进行高温回火,因为淬透性好的材料正火时,易出现混晶组织,雾冷造成一定的应力,所以,要进行回火,这样不但消除应力,还能提高材料综合性能.

正火主要是为了细化晶粒消除网状碳化物,回火是消除应力.

正火是将材料加热到Ac3以下某一温度经保温后空气中冷却的金属热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提高。另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生产中尽可能采用正火来代替退火

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。分为高温、低温、中温回火,其中高温回火又称为调质处理

正火后回火的目的就是去应力回火,原因很简单:正火工艺的冷却并非平衡冷却,所获得的组织并非平衡组织,非平衡组织内部自然存在一定的内应力。

这一点,可以追溯到回火的最初定义:

回火 过去的文献把回火定义为:把淬过火或正火的钢件加热到设定的某一温度(低于下临界点温度),保持充分的时间,以消除其因淬火或正火等所产生的残余应力,并获得较稳定的显微组织和设计需要的综合力学性能的热处理工艺。现在的文献大多把回火定义为:采用加热手段,将不稳定的淬火组织转变为相对稳定的回火组织,并降低淬火应力,从而在保持较高强度和硬度的条件下,尽量提高钢的韧性和塑性,得到良好的机械性能,使工件在使用过程中,不发生形状和尺寸超差。

由于钢材在热加工中由于加热、轧制、冷却时存在问题,容易导致钢中存在晶粒度粗大/不均、先共析组织网状析出、存在异常组织等,如直接进行回火处理无法消除/改善上述缺陷,直接影响热处理效果。故对于较高级用途的钢材,如高压锅炉管等,一般先进行正火,将钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上30~50℃后保温一段时间奥氏体化,然后空冷,如果钢材尺寸较大,可采用吹风、喷水雾等强制冷却手段冷却,达到细化/均匀材料晶粒度、消除/减轻网状、消除/减轻异常组织的目的,然后再经回火消除钢的内应力,提高塑性并取得合适的强度及塑性。