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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Z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。正火处理的特点及注意事项
根据GB/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或Accm以上50～80℃(或30～50℃)，保持适当时间后在静止或流动空气中冷却(二段正火冷至Ar1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1/4。
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。
正火处理的种类
1、一般正火
一般正火，通常称为正火或常化，即将亚共析钢加热到Ac3以上某一适宜温度(一般为Ac3+30~50℃)，保温一段时间，使钢充分奥氏体化，形成细小奥氏体晶粒，消除上一道工序所造成的组织缺陷(粗大铁素体晶粒、魏氏组织、带状组织等)，空冷后得到细小均匀的等轴铁素体和珠光体组织，以改善钢的力学性能及工艺性能。
目前，在热轧低碳钢低合金钢板生产中所采取的正火处理，绝大部分是一般正火。
2、亚温正火
亚温正火，也叫亚临界正火或相变区加热正火，即将低碳合金钢加热到Ac1～Ac3之间某一温度，保温一定时间，使钢部分奥氏体化，得到细小奥氏体和细小铁索体组织，随后空冷得到细小铁索体晶粒和珠光体组织。
亚温正火时，由于有相当一部分铁素体没有参与组织重结晶，所以不能消除上一道工序所造成的组织缺陷，因此亚温正火只适用于没有组织缺陷的控轧控冷钢板和正火钢板。这样就出现了控轧控冷工艺与亚温正火结合的综合工艺以及一般正火和亚温正火的两次正火工艺。
亚温正火略降低钢板的强度性能，但可改善塑性和低温冲击韧性，对改善冷弯性能也有利。
3、强化正火
强化正火，也叫进行控制冷却的正火，即把控制轧制后的控制冷却原理应用于正火奥氏体化后的冷却。
其工艺要点是：奥氏体化温度与一般正火温度相同，随后进行喷水冷却到550～700℃，中断水冷后空冷，得到更细小的铁素体和珠光体组织。由于转变温度降低，珠光体不仅细化，而且退化，珠光体量也有所增加，甚至有时会出现少量贝氏体组织。
组织的这些变化，与一般正火比较，提高了屈服强度和抗拉强度，使延伸率和冲击韧性降低，但并不降低钢板低温冲击韧性。对成份偏钢号下限的钢板或厚钢板适合采用进行控制冷却的正火。
4、进行高温回火的正火
进行高温回火的正火，对于化学成份偏钢号上限的正火钢板或者会出现贝氏体等中低温转变产物的正火钢板，强度性能往往偏高，而塑性和韧性不合，正火后进行高温回火，虽然强度略有降低，但可提高塑性、冲击韧性，特别是低温冲击韧性和冷弯性能。
正火温度基本上与一般正火温度相同，回火温度为620-680℃。正火后的高温回火并不需要专用的回火炉，可在正火炉中进行，方法是：保持正火温度进行快速回火;或将正火炉温度降至高温回火温度，在其中进行一般高温回火。
5、多重正火
多重正火，又叫重复正火，有三种配合形式：两次一般正火;一次一般正火和一次亚温正火配合;一次高温正火(Ac3+150～200℃)和一次一般正火配合。对低碳低合金钢板主要采用前两种多重正火。
6、在线正火
在线正火，也叫在线轧制余热正火，就是将正火炉放在轧制流水线上，热轧钢板在进入正火炉之前冷却到低于550℃，使钢板进入正火炉之前从表面到中心发生过冷奥氏体转变，从而保汪正火时发生组织重结晶，得到所要求的组织和性能。在线正火多进行一般正火。
7、形变正火
形变正火，形变正火控制轧制的主要作用是细化组织，改善钢的性能，它的作用与正火的作用相同，多代替正火应用于低碳低合金钢板，所以从广义上也叫做形变正火。
真正的形变正火是将形变与正火结合起来的工艺。将低碳低合金钢加热到一般正火温度(900-950℃)，在Ar3以上进行一定量的形变后空冷，在正火加热时得到的细小奥氏体晶粒的基础上通过形变在奥氏体晶粒中形成形变带，从而进一步细化正火后铁素体晶粒，提高钢的强韧性。形变正火也叫NIC法。
8、在线轧制余热形变正火
在线轧制余热形变正火，也叫SHT法，其工艺要点是：热轧钢板在流水线上冷却到550℃以下后，进入正火炉加热到正火温度(900-950℃)，出炉后在Ar3以上进行一定量的形变，随后空冷，得到更细小的铁索体和珠光体组织，从而提高钢的强韧性。
正火处理的种类繁多，生产上选择正火工艺时，应由钢板的技术要求、生产中存在的问题、钢的化学成份和生产条件决定。正火工艺参数的确定，除以上四个因素外，还要考虑钢板的厚度。正火处理的应用场合
1、用于低碳钢
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、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Z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。
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。
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。
5、用于大型锻件
可作为Z后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。
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。
7、用于热处理过程中返修零件的处理
例如零件淬火处理后产生过热、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。正火处理的缺陷和补救措施
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。
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、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。
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。
正火处理新工艺的利用
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，所以需要对正火处理进行调整。
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年长春工业大学研发了我国diyi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Z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。
2018-07-05 12902
