浅谈热处理中的正火

来源:热处理工艺学作者:夏立芳


2010 年 4 月

第 10 卷第 2 期

廊坊师范学院学报 ( 自然科学版) Journal of Langfang Teachers College (Naturnal Science Edition)

Apr. 2010 Vol. 10 No. 2

浅谈热处理中的正火
马永为


( 廊坊高级技工学校 ,河北 廊坊 065000)

【摘   要】   金属热处理是机械制造中的重要工艺之一 , 正火是生产中常用的热处理工艺 。文章对正火工艺过程 、 应用场合 、 缺陷及新工艺的利用进行了探讨 ,以求更好地利用正火为机械制造工业服务 。 【关键词】   热处理 ; 正火 ; 应用

Normalizing in TheMetal Heat Treatment
【Abstract】   Metal heat treatment is one of important mechanical procedures , and normalizing is used frequently during the heat treatment. T o use the normalizing more effective , and serve the mechanical industry better and better , this article describes the application , the operation of the normalizing , and the defects may happen during the process , the new technique development as well. 【 Key words】   heat treatment ;normalizing ; application 〔 中图分类号〕TG11      〔 文献标识码〕A      〔 文章编号〕1674 - 3229 (2010) 02 - 0079 - 02

MA Yong2wei

   热处理中的 “四把火” : 退火 、 正火 、 淬火回火是 人们所熟知的常规热处理 ,正确 、 合理地安排它们在 整个机械制造加工过程中的位置 , 对于改善钢的切 削加工性能 ,保证零件的质量 , 满足使用要求 , 具有 重要意义 。正火既可以作为最终热处理 , 也可以作 为预备热处理 ,在机械制造业中应用极为广泛 。

1  正火工艺的特点及注意事项
根据 G BΠ T1693 - 1997 正火定义 , 正火 ( 包括普 通正火 、 二段正火及等温正火 ) 是将钢件加热至 Ac3
) , 保持适当时 或 Accm 以上 50 ~ 80 ℃( 或 30 ~ 50 ℃ 间后在静止或流动空气中冷却 ( 二段正火冷至 Ar1

近的工件 ,允许同炉处理 。( 2) 对表面质量要求高的 工件加热应采取防止氧化或脱碳的气体保护措施 。 ( 3) 工件一般采用工作温度或稍高于工作温度装炉 。 若互相重叠装料 , 应相应延长保温时间 1Π 4 。 ( 4) 工 件应均匀放置在炉膛有效工作区里 。 ( 5) 工件出炉 后 ,应散开放置在干燥处空冷 , 不得将工件堆积 , 不 得放在潮湿处 。

2  正火的应用场合
2. 1   用于低碳钢

附近缓冷 ; 等温正火为快冷至珠光体转变区的温度 等温以获得 P 型组织 ,然后空冷) 的工艺 。 正火的加热温度根据常用钢号的正火加热温 度 ,保证加热获得奥氏体组织 。保温时间则要依据 钢材的种类 、 工件的尺寸 、 装炉量 、 所选用的设备型 号等多种因素确定 。正火的冷却在保证获得技术要 求 ( 常为硬度) 的情况下 , 更应强调必须获得正常稳 定组织 ( 珠光体产物 ) 。正火工件的冷却一般为空 冷 ,大件正火也可采用风机冷却 、 喷雾冷却等 , 以获 得理想的效果 。 操作时注意以下要点 : ( 1) 正火温度工艺规范相
[ 收稿日期 ]   2010 - 03 - 07

低碳钢由于退火后硬度太低 , 切削加工时产生 粘刀的现象 ,切削性能差 , 正火后硬度略高于退火 , 韧性也较好 ,可作为切削加工的预备热处理 。 2. 2   用于中碳钢 正火代替退火可提高零件的力学性能 ; 一些受 力不大的工件 ,正火可代替调质处理作为最终热处 理 ,简化热处理工艺 ; 也可作为用感应加热方法进行 表面淬火前的预备热处理 。 2. 3   用于工具钢 、 轴承钢等 过共析钢球化退火前进行一次正火 , 过共析钢 正火加热到 Acm 以上 ,使原先呈网状的渗碳体全部 溶入到奥氏体 ,然后用较快的速度冷却 ,抑制渗碳体 在奥氏体晶界的析出 , 可以消除或抑制网状碳化物 的形成 ,从而得到球化退火所需的良好组织 。

[ 作者简介 ]   马永为 (1977 - ) ,女 ,廊坊高级技工学校讲师 ,硕士 ,研究方向 : 机械制造 。

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2010 年 4 月

廊坊师范学院学报 ( 自然科学版)

第 10 卷? 第2期

2. 4   用于球墨铸铁

得到珠光体基体 , 使硬度 、 强度 、 耐磨性得到提 高 ,如用于制造汽车 、 拖拉机 、 柴油机的曲轴 、 连杆等 重要零件 。 2. 5   用于大型锻件 可作为最后热处理 , 从而避免淬火时较大的开 裂倾向 。 2. 6   用于消除热加工缺陷 中碳构钢铸 、 锻、 扎件以及焊接件在加热加工后 易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织 。通过正火 处理可以消除这些缺陷组织 ,达到细化晶粒 、 均匀组 织、 消除内应力的目的 。例如 ,焊接件要求焊缝强度 的零件用正火来改善焊缝组织 , 保证焊缝强度 。尤 其是对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理 , 这 是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大 , 需要细 化晶粒 ,故采用正火处理 。然而单一的正火不能消 除残余应力 ,故需再加高温回火以消除应力 。 2. 7   用于热处理过程中返修零件的处理 例如零件淬火后产生过热 、 硬度不足 、 软点等缺 陷时 ,可以通过正火处理 ,然后用重新淬火的方法予 以补救 。要求力学性能指标的结构零件必须正火后 进行调质才能满足力学性能要求 。中 、 高合金钢和 大型锻件正火后必须加高温回火来消除正火时产生 的内应力 。

快 ,使零件产生较大的内应力和变形 ,甚至开裂 。对 策 : 以采用退火为宜 。

4  正火新工艺的利用
随着科学技术的发展 , 新产品 、 新工艺不断涌 现 ,正火新工艺的利用也越来越多 。例如 ,对于中厚 板采用普通正火 ,虽然提高了钢板的韧性 ,但是会降 低强度 ,所以需要对正火工艺进行调整 。为防止很 多钢板正火后强度大幅降低 , 目前国内武钢 、 重钢 、 太钢等都开发了正火 + 控制冷却的工艺 , 利用炉后 淬火机或简易水冷设施等进行正火后弱水冷 ( 水雾 等) 的工艺 ,可较好地弥补钢板的强度损失 , 依据太 钢经验 ,钢板强度可提高 10MPa 。对于控制冷却后 钢板性能波动较大的钢种或 ASTM ( 美国材料与试 验协会) 中规定正火后加速冷却必须回火的钢种还 可应用正火 + 控冷 + 回火工艺 。 再如 ,汽车渗碳齿轮钢锻坯传统的预备热处理 是普通正火 ,鉴于普通正火处理 ,因钢材成分波动和 季节环境变化 , 使正火钢件切削性能恶化 , 出现打 刀、 烧刀现象 ,并使齿轮切削加工残余应力加大 , 从 而不仅加大齿轮生产成本 , 而且破坏了渗碳后淬火 后的变形规律 ,使变形增大 , 增大了运行时的噪声 , 成为渗碳齿轮生产中的老大难问题 。1994 年原吉 林工学院 ( 现长春工业大学) 研发了我国第一代等温 正火生产线 ,并成功处理出一汽大众德方认可的合 格生产线 。此后 , 等温正火被不断研究 、 改进和推 广 ,已成为我国渗碳齿轮钢锻坯的主导工艺 。目前 , 又出现了以铸 、 锻、 扎余热进行等温正火的新工艺 。 它可以取代普通正火和等温正火处理 , 不仅可节省 能源和缩短生产周期 ,而且产品质量还大幅度提高 , 提高了切削加工精度 , 又延长了齿轮刀具的使用寿 命 ,并使齿轮最终成品变形减小且规律稳定 ,显著降 低车辆运行的机械噪声而提高整车质量 。 在热处理领域中操作者的技术水平和责任心是 非常重要的 ,因此 ,作为热处理技术人员要多学习先 进的科学技术 ,努力提高自身素质和技术水平 ,使热 处理更充分发挥材料的性能潜力 , 延长零件的使用 寿命 ,提高产品的质量和经济效益 。
[ 参考文献 ] [1 ] 单小君 . 金属材料与热处理 [M] . 中国劳动社会保障出版

3  正火的缺陷和补救措施
3. 1   网状碳化物 产生原因 : 过共析钢正火冷却速度不够快时 ,碳

化物呈网状或断续网状分布在奥氏体晶界 。这种缺 陷多发生在截面尺寸较大的工件中 。对策 : 加快冷 却速度 ,采用鼓风冷却 、 喷淋水冷等 。 3. 2   粗大魏氏组织 产生原因 : 加热温度过高 , 奥氏体晶粒粗大 , 冷 速又较快的中碳钢中常出现粗大魏氏组织 , 其铁素 体呈片状按羽毛或三角形分布在原奥氏体晶粒内 。 对策 : 可通过完全退火或重新正火使晶粒细化 。 3. 3   带状组织 产生原因 : 亚共析钢中的铁素体和珠光体呈带 状交替分布 。锻压或轧制时 , 枝晶偏析沿变形方向 呈条状或带状分布 。正火冷却过程中 , 由于冷却速 度较慢 ,先在这些部位形成铁素体 ,碳被排挤到枝干 形成珠光体 。对策 : 加快正火冷却速度 ,可减轻带状 组织 。 3. 4   零件产生较大内应力和变形 产生原因 : 零件形状复杂 ,由于正火冷却速度较 ?80 ?

社 ,2001.
[2 ] 刘朋 , 陈福山 , 宋雷明 . 中厚板正火工艺的研究与应用 [J ] . 山东冶金 ,2009 ,31 (4) . [3 ] 刘云旭 , 吴化 , 王维 , 等 . 从渗碳齿轮钢锻坯的正火处理

探讨正火标准 [J ] . 金属热处理 ,2008 , (3) .