退火的應(yīng)用

在冷軋帶鋼生產(chǎn)中，應(yīng)用多的是退火。所謂退火，是將帶鋼緩慢加熱到所需的溫 度(高于AC3或在AC1和Acm之間，也可以在Ac1以下)，并且在該溫度下停留一段時間，然后慢慢冷卻到一定溫度(如600℃左右)出爐，再在空氣中冷卻。由于目的和要求不同，其工藝和后獲得的組織也不同，因此，退火又可分為以下幾種方式：

(1)完全退火將帶鋼加熱到AC3以上，經(jīng)保溫一段時間后，緩慢冷卻到600℃左右出爐，然后在空氣中冷卻，這種退火稱為完全退火。完全退火主要用于含碳小于0.8％的亞共析鋼帶和共析鋼帶，過共析鋼不宜采用這種方法。因其采用完全退火后會使過共析鋼帶中出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，增大脆性。完全退火的目的，是使組織發(fā)生重結(jié)晶細化，從而得到較細而均勻一致的組織，以消除熱軋所造成的帶狀組織或魏氏組織(鋼過熱時，奧氏體晶粒長大，而后在快冷時沿一定方向形成脆而粗大的針狀組織，即魏氏組織；亦可用正火方法消除)，同時，使帶鋼軟化消除內(nèi)應(yīng)力。在實際生產(chǎn)中，退火往往是在較高的溫度下進行，這是為了加速帶鋼的組織轉(zhuǎn)變，并進一步使奧氏體化學成分趨于均勻。但在這種溫度下，一般保溫時間不宜過長，否則會引起晶粒的粗大。由于合金元素(除錳外)大都有阻止晶粒長大的作用，因此，對一些合金帶鋼來說，溫度適當高些，就更沒有什么關(guān)系了。
(2)不完全退火與完全退火不同之處是加熱溫度稍低。亦即將帶鋼加熱到Ac1與AC3之間的一個溫度，而加熱時間，保溫時間，冷卻速度等均與完全退火相同，至于加熱溫度，就碳鋼而言一般在AC1以上40～60℃之間，而合金鋼則視其AC1而定，一般在AC1以上30～50℃，不過在實際生產(chǎn)中往往高于這個溫度。
由于不完全退火只能使帶鋼中的部分組織(珠光體)發(fā)生重結(jié)晶細化，但處理后仍有部分原始組織(鐵素體或滲碳體)保留下來，因此這種退火只用于已經(jīng)經(jīng)過正確熱軋或退火后的亞共析鋼。不需要改變其組織僅為消除內(nèi)部具有較大的應(yīng)力，或降低硬度、提高塑性、達到提高機械性能的目的，或用來促使過共析鋼的軟化。因為過共析鋼如采用完全退火，奧氏體在緩冷時會析出網(wǎng)狀滲碳體，增加脆性、硬度，從而降低了帶鋼的力學性能。

(3)等溫退火 是完全退火的一種類型。它是將帶鋼加熱到AC3以上溫度保溫后，以任意的冷卻速度冷至AC1以下一個溫度，并在這個溫度保留一段時間，使奧氏體發(fā)生等溫轉(zhuǎn)變成珠光體，而后在空氣中冷卻。等溫退火的特點是在等溫轉(zhuǎn)變前后都可快速冷卻，這就大大地縮短了退火時間，生產(chǎn)效率提高，并且處理后的帶鋼組織均勻。因此，用于退火周期較長的合金鋼，有其特殊意義和實用價值。

(4)球化退火是不完全退火的一種類型。它是將帶鋼加熱到AC1以上溫度(比不完全退火更低些)，保溫后以很緩慢的速度冷卻到該鋼種的Ar1以下一個溫度，并在這個溫度下保溫一段較長時間，然后冷卻到500～600℃出爐，空冷至室溫。由于這種退火后，珠光體中的滲碳體及過剩(二次)滲碳體都呈球狀分布，故稱球化退火。球化退火之所以能使?jié)B碳體球化，是因為它的加熱溫度只高于AC1不多，珠光體雖然轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，但尚有未溶解的滲碳體殘粒存在，在隨后緩冷中，這些殘粒便成為滲碳體聚集的核心，因而得到的珠光體呈球狀(即粒狀滲碳體)分布在鐵素體基體上。
球化退火主要用于碳素工具鋼帶及滾動軸承鋼的熱處理。因為這類帶鋼的組織是片狀珠光體和二次滲碳體，硬度和脆性都較高，經(jīng)過球化退火后，硬度顯著降低，同時減小了脆性，便于進一步加工。當鋼中的網(wǎng)狀滲碳體嚴重時應(yīng)先進行正火處理再進行球化退火，因為鋼中如有網(wǎng)狀滲碳體存在時，將阻止球化的進行。

(5)再結(jié)晶退火又謂低溫退火。它不同于上述的各種退火，它是將帶鋼加熱到大于再結(jié)晶溫度以上，但小于AC1溫度(約600～680℃)，并在此溫度保溫一段時間(不必過長)，使晶粒恢復(fù)原狀，然后在空氣中冷卻。再結(jié)晶退火，主要用于消除冷軋過程中的加工硬化，亦即消除在軋制過程中由于變形所產(chǎn)生的晶粒破碎、晶格歪扭，晶粒間相對位移而使帶鋼的便度、強度增加、塑性下降的硬化現(xiàn)象。再結(jié)晶退火就是利用退火過程中的再結(jié)晶作用，使其晶粒重新排列從而使帶鋼的組織處于穩(wěn)定的狀態(tài)，提高帶鋼的塑性，達到進一步軋制的目的。
一般，變形程度愈大，再結(jié)晶溫度就愈低，再結(jié)晶退火后晶粒便愈細，帶鋼的原始晶粒愈細，再結(jié)晶后的晶粒也愈細。應(yīng)當注意的是，帶鋼應(yīng)避免經(jīng)受5％～15％的變形，因其再結(jié)晶后容易形成粗大的組織，使帶鋼力學性能變壞。為此，這里好采用完全退火或者正火來代替再結(jié)晶，以保證帶鋼的質(zhì)量。另外，由于對帶鋼的要求不同，某些帶鋼需要保留一部分因冷加工硬化而得來的強度與彈性時，它的再結(jié)晶退火溫度必須根據(jù)帶鋼的具體要求來確定。

(6)正火又謂?；?，是完全退火的一種特殊形式。它是將帶鋼加熱到Ac3(亞
共析鋼)或Acm(過共析鋼)，以上保溫一段時間，然后在空氣中冷卻?？梢?，它與完全退火不同之處是冷卻速度較快，故獲得較細的晶粒。
正火的工藝及其目的與退火基本上是一致的，正火主要應(yīng)用于過共析鋼，以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，給球化退火做組織上的準備，或用于低碳或中碳鋼(碳小于0.4％)以代替退火，改善組織。有時為了挽救某些粗大的組織，采用所謂高溫正火，即將帶鋼加熱至Ac3或Acm以上100～150℃。
綜上所述，不管哪種方式的退火，其主要目的是降低帶鋼的硬度，改善性能，細化晶粒，增加塑性、消除內(nèi)應(yīng)力，使冷軋得以繼續(xù)進行。因此，退火已被廣泛用于作為冷軋帶鋼生產(chǎn)中消除加工硬化和控制其性能的一個重要手段。
冷軋生產(chǎn)中的退火，除了按方式分為上述幾種退火外，根據(jù)不同的要求和目的，以及在操作過程中的不同工藝要求，按其用途可分為坯料退火、中間退火，成品退火等幾種。

1、坯料退火
目的是使熱軋坯料獲得細致和均勻的組織、降低硬度以及消除內(nèi)應(yīng)力，使坯料適應(yīng)于冷軋。眾所周知，為使冷軋帶鋼的產(chǎn)品能滿足用戶的要求，對于作為冷軋帶鋼原料的熱軋坯料，其性能必須滿足冷軋對其的要求，例如保證硬度低，塑性好及沒有組織缺陷等。而熱軋后的坯料，往往由于熱軋時冷卻過程散熱的不均勻，有可能在坯料內(nèi)部產(chǎn)生殘余的應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力的存在，促進了以后的加工硬化，降低了塑性，特別是當熱軋終了溫度太低時，這種殘余應(yīng)力是顯著的。又如，亞共析鋼的終軋溫度略高于Ar3相變點，此時為單相體晶粒，組織均勻，軋后帶鋼具有良好的機械性能。若終軋溫度在Ar3相交點以下，不僅在兩相組織(奧氏體和鐵素體)中變形塑性不好，還會產(chǎn)生帶狀組織，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。另外，帶鋼的冷卻速度對金相組織和力學性能的影響也很大。軋后冷卻速度的大小、決定了奧氏體組織的轉(zhuǎn)變程度，相變后產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)以及鐵素體組織的結(jié)構(gòu)等。冷卻緩慢雖對減小帶鋼的內(nèi)應(yīng)力是有利的，但過高的終軋溫度將會因卷取后的再結(jié)晶和緩慢冷卻而產(chǎn)生粗晶組織及碳化物的積聚，冷卻過快，又將可能產(chǎn)生部分淬火或全淬火現(xiàn)象，得到很高的硬度組織，從而降低了帶鋼塑性并破壞了加工硬化時力學性能的控制作用，這樣的帶鋼根本無法進行軋制。為了消除上述可能發(fā)生的硬化作用，應(yīng)該在熱軋后及冷軋前進行一次退火，既消除帶鋼內(nèi)部的殘余應(yīng)力，又可改善士丕料的原始組織，降低帶鋼坯的硬度，使其適合于冷軋的要求。
在實際生產(chǎn)中，并不是所有冷軋坯料都要進行坯料退火。一般僅對個別的難變形鋼種及部分碳素工具鋼，合金工具鋼，高速鋼等由于熱軋過程中，軋制溫度波動過大，冷卻不均，終軋溫度和冷卻溫度控制不當?shù)纫蛩刂率篃彳垘т摰玫交旌系幕驇罱M織，并產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的情況下才不得已而采用。當然也有例外，對一些有特殊要求的帶鋼如硅鋼帶的坯料退火，其主要目的只是為了脫碳。

2、中間退火
冷軋生產(chǎn)過程中的一種退火，它的目的是為了消除在冷軋過程中由于加工硬化而引起的缺陷。大家知道，帶鋼每冷軋到一定程度后，由于加工硬化作用，帶鋼的硬度增加，塑性降低，且硬化程度的增加和塑性降低是隨著總壓下率的增加而增加和降低，帶鋼硬化后再軋就會產(chǎn)生破裂的危險。為避免帶鋼發(fā)生破斷和便于進一步軋制，必須進行退火軟化。用于此目的的退火，一般稱之為中間退火。除非是塑性十分良好，厚度要求不是很薄的帶鋼，一般帶鋼都必需進行一次或幾次中間退火才能完成冷軋工序。中間退火的目的即在于消除加工硬化作用，因此所采用的退火溫度就應(yīng)該以能使帶鋼充分再結(jié)晶而又不造成晶粒的過大過長為度。所以，中間退火主要是采用再結(jié)晶退火，其再結(jié)晶溫度的高低，取決于帶鋼的成分和變形程度。中間退火的溫度一般要比坯料退火低一些，對于一些特殊要求的中間退火如硅鋼的中間脫碳退火，可稱之為脫碳退火。

3、成品退火
目的，在于控制帶鋼的力學性能使之達到成品的要求標準。例如，對于軟狀態(tài)帶鋼要求延伸率高而硬度或強度低。此時，成品退火應(yīng)能充分消除冷硬，使之達到適合于成品要求的延伸率及抗拉強度要求，以滿足一般延展性能的需要，同時，消除帶鋼因冷軋所引起的內(nèi)應(yīng)力，并提高其塑性。另外使帶鋼內(nèi)部達到要求的晶粒組織，使之適合于成品用途的要求。
這種退火是在帶鋼經(jīng)過冷軋過程完畢以后的后一次退火，是決定成品帶鋼性能的關(guān)鍵一環(huán)，因此稱其為成品退火。
成品退火在溫度及時間上的要求，與中間退火基本上是一致的，但成品退火既決定成品后質(zhì)量，況且?guī)т摰牧W性能與退火溫度、晶粒大小及退火前的變形程度有著密切的聯(lián)系，因此對技術(shù)條件就有比較嚴格的要求。一般，其退火溫度、時間范圍要比中間退火嚴，退火必須均勻。由于成品退火大多是用于用戶要求軟狀態(tài)產(chǎn)品終的一次退火，以控制產(chǎn)品的性能，滿足使用條件，所以退火的溫度應(yīng)根據(jù)成品冷軋總壓下率的大小等而定。有些半硬及冷硬產(chǎn)品也采用退火來控制性能，此時更需綜合考慮各有關(guān)因素。

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