什么是退火？为什么不锈钢需要退火？

        概述

       退火是一种金属热处理工艺，包括将金属缓慢加热到一定温度，并保持足够的时间，然后以适当的速度冷却。其目的是降低硬度、提高可加工性、消除残余应力、稳定尺寸、减少变形和裂纹倾向、细化晶粒、调整微观结构、消除组织缺陷等。准确地说，退火是金属材料和非金属材料的热处理过程。不锈钢产品也会需要退火工艺。

       1、退火的目的

     （1）降低硬度，提高可加工性；

     （2）消除残余应力，稳定尺寸，减少变形和裂纹倾向；

     （3）细化晶粒，调整结构，消除组织缺损；

     （4）均匀材料组织和成分，改善材料性能或为后期热处理做准备。

       退火工艺广泛应用于生产中。退火规范因待退火工件的用途而异，如完全退火、球化退火、消除应力退火等。

       2、退火工艺

       最高加热温度（退火温度）是退火过程中最重要的参数之一。大多数合金的退火温度是根据合金系统的相图选择的，就像碳钢是根据铁碳平衡图选择的一样。由于不同的退火目的，不同钢材（包括碳钢和合金钢）的退火温度低于Ac3以上、Ac1以上或Ac1以下。                                        

       3、再结晶退火

       再结晶退火用于平衡加热和冷却期间发生固相转变（再结晶）的合金。退火温度低于或高于相变温度范围。加热和冷却都很慢。合金在加热和冷却过程中分别发生相变再结晶，因此称为再结晶退火，通常称为退火。这种退火方法通常用于钢。

       4、再结晶退火工艺及分类

       再结晶退火过程包括将钢缓慢加热至高于Ac3（共晶钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）的30°C~50°C，保持适当时间，然后缓慢冷却。加热过程中产生的珠光体（或先共析铁素体或渗碳体）转变为奥氏体（第一次相变再结晶）；相反，第二相转变在冷却过程中发生再结晶，形成珠光体（或先共析铁素体或渗碳体），具有更细的晶粒、更厚的层和均匀的微观结构。高于Ac3（亚共析钢）的退火温度允许钢完全再结晶，称为完全退火。退火温度在Ac1和Ac3之间（半均匀钢）或Ac1和Acm之间（过共析钢），导致钢的部分再结晶，称为不完全退火。这是一种退火过程，其中铁碳合金加热至Ac1-Ac3之间的温度，以实现不完全奥氏体化，然后缓慢冷却。不完全退火主要用于中、高碳钢和低合金钢锻件。其目的是细化组织并降低硬度。加热温度为Ac1+（40-60）°C，保温后缓慢冷却。

       5、等温退火

       等温退火是一种控制冷却退火方法，适用于钢和某些有色金属合金，如钛合金。就钢而言，缓慢加热至略高于Ac3（亚共析钢）或略高于Ac1（共析钢和过共析钢）的温度。经过一段时间的保温后，钢被奥氏体化，然后迅速移入另一个温度略低于A1的炉中。保持等温温度，直到奥氏体完全转变为层状珠光体（亚共析钢和先共析铁素体；过共析钢和先共析渗碳体）。最后，它以任何速度冷却（通常炉在空气中冷却）。

       6、均匀化退火

       均匀化退火，也称为扩散退火，是对不锈钢和有色金属合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的铸锭或铸件进行的一种退火方法。铸锭或铸件加热至低于合金固相线温度的更高温度，并长期保存，然后慢慢冷却下来。均匀化退火导致合金中元素的固态扩散，以减少化学成分的不均匀性（偏析），主要是减少晶粒尺寸内的化学成分不均匀性（晶内偏析或枝晶偏析）。为了加速合金元素的扩散和缩短保温时间，均匀化退火温度很高。合金钢的均匀化退火温度远高于Ac3，一般为1050℃～1200℃。有色合金铸锭均匀化和退火的温度通常为“0.95×固相线温度（K）”。均化退火加热温度高，保温时间长；因此，热能消耗很大。

       7、球化退火

       球化退火是一种仅适用于钢的退火方法。将钢加热至略低于或略高于Ac1的温度，或将温度周期性地高于或低于A1，然后缓慢冷却。目的是将珠光体中的片状渗碳体和先共析渗碳体转变为均匀分布在铁素体基体中的球晶（这种结构称为球化珠光体）。具有这种结构的中碳钢和高碳钢具有低硬度、良好的机械加工性能和大的冷变形能力。对于工具钢，这种结构最适合淬火。

       8、消除应力退火

       应力消除退火是将工件加热到Ac1以下的合适温度（500~600°C的非合金钢）。保温后用炉冷却的热处理过程称为消除应力退火。无应力加热温度低，消除了退火过程中的结构转变。主要用于毛坯和机加工零件。其目的是消除毛坯和零件中的残余应力，稳定工件的尺寸和形状，减少切削过程和使用中的变形和开裂倾向。