1、 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程均匀化退火目的与工艺主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院均匀化退火目的与工艺一、偏析的形成及其有害影响在铸锭、铸件结晶过程中将形成某些缺陷，例如偏析是钢液选择性结晶及与铸件冷却条件有关的冶金缺陷。它主要表现为化学成分的不均匀性以及非金属夹杂物的不均匀分布。此外，在偏析区还形成大量显微的及宏观的气泡、气孔。在化学成分的偏析中又可分为枝晶偏析及区域偏析，后者对造成缺陷的影响更大。在偏析中，碳的偏析具有最重要的意义，因为它直接涉及到钢的热处理及其机械性能。国外根据152种碳钢及合金钢的偏析资料，用统计分析的方法分析了化学成分，铸锭尺寸对碳

　　2、区域偏析的影响。碳的偏析率用表示：所测钢锭尺寸为直径0.62.25 m，重3.5190吨，高径比H/D1.053.2，含碳为0.10.54 %的碱性平炉或碱性电炉钢铸锭。式中，C max 锭身轴线上最大含碳量（%）；C min锭身轴线上最小含碳量（%）；CP盛钢桶钢液的平均含碳量（%）。研究表明，钢锭中碳的偏析与钢锭尺寸之间呈直线比例增长，钢锭直径愈大，碳偏析率愈高。在钢锭轴线上某处的含碳量等于其平均含碳量时，该处称为零偏析。零偏析一般出现在锭高30%处，但有时也可低到15%，高到75%。合金元素对碳的偏析率影响程度不同，其中硫、磷、硅显著提高碳的偏析率，钼、钒则降低碳的偏析率，这些影响可定量

　　3、地表示为：式中，D 钢锭直径；H 钢锭高度。因此，为使钢中的碳的偏析减少，必须尽量降低钢中硫、磷的含量。钢中合金元素本身可能产生的偏析倍数为：镍1.11.4，铜1.31.7，铬1.21.6，锰1.22.0，钼27，磷410，硫410，砷18。此外，在大型铸、锻件中还存在着氧化物、硅酸盐、硫化物、磷化物等夹杂物的偏析。它在铸锭的A形、V形及过渡偏析区分布最多。同时，也广泛地分布在枝晶的晶界上，这主要由于难溶的氧化物夹杂首先从熔融钢液中析出并沿着晶界聚集，然后熔点较低的硫化物或氧化物的共晶体也在晶界附近集中，当它们呈链状沿晶界分布时，对钢的性能危害甚大。铸锻件中形成偏析，给以后的热处理及钢的性能带

　　4、来以下的不良影响：（1）由于偏析的存在，造成大型铸件，锻件各部份成分相差较大，从而使相变过程产生差异，它将导致大型铸件组织与性能极不均匀，同时产生很大的组织应力。（2）偏析区内碳、硫、磷及钼的不均匀分布，易在压力加工及热处理时形成废品，氢及氧化物、硅酸盐、氮化物夹杂物在偏析区富集则更增加了形成开裂的危险。（3）偏析将导致机械性能的恶化，热轧后偏析区将形成带状组织分布。（4）夹杂物的偏析，特别是脆性夹杂物呈粗大的、密集的形式分布，将造成以后冷热加工变形及热处理时的废品。据统计，因夹杂物导致的大锻件报废率可高达50%。二、偏析的改善与消除图1 合金元素在奥氏体中的扩散系数与温度的关系为了改善及

　　5、消除有害的偏析，单纯利用热处理的方法是不可能完全解决的。区域偏析只能依靠合金化，控制与改善浇注工艺及进行必要的压力加工等措施加以解决。均匀化退火的任务在于消除枝晶成分偏析，改善某些可以溶入固溶体夹杂物（如硫化物）的状态，从而使钢的组织与性能趋于均匀。扩散退火的效果在很大程度上决定于钢的纯度和偏析的发展情形。扩散加热对硫、磷含量低而偏析程度又小的优质钢是没有实际意义的。但是，对于含有较高硫、磷，偏析较严重夹杂物又较多的钢来说，扩散退火又无能为力。因此，不能盲目地采用扩散退火来消除严重偏析。铸锭在脱模后一般在均热炉中长时间保温，以减少枝晶偏析。经过热轧、热锻以后的钢坯，由于偏析区经过形变，沿着变形

　　6、方向伸展，而使扩散途径大大缩短，因此，在这种情况下进行扩散退火的效果是最为显著的。扩散退火温度的上限一般不高于平衡图上的固相线，同时也要考虑到不使奥氏体晶粒过于粗大。在此条件下应当尽量采取加热温度的上限以提高扩散效果。而保温时间则应考虑钢材成分、尺寸、偏析程度等因素。图1指出了合金元素在奥氏体中的扩散系数与温度的关系。可看出呈间隙原子存在的碳、氮，在奥氏体中的扩散系数最大，易于均匀化。铬、锰、钼、镍等元素因扩散激活能较大在奥氏体中的扩散系数小，均匀化较困难。强烈形成碳化物的铬、钨、铝、钒等元素将阻碍碳在奥氏体中的均匀化过程，因此，对这类合金钢的扩散退火周期将更长，为了缩短高碳高合金钢中的非平衡

　　7、共晶碳化物，可以在共晶温度以上进行扩散退火。在该温度下由于部份伪共晶首先熔化，通过固-液相界面扩散均匀化过程大大加速。三、脱氢退火溶解于固溶体中的氢，是造成钢中出现白点缺陷的主要危险。存在于亚晶界、位错、晶粒边界及宏观区域中的分子氢，不易自钢中扩散逸出，也不会造成白点，这类分子状态的氢只能在以后的热轧、锻造等压力加工过程中消除。用退火的方法可以使固溶氢脱溶，钢中加入与氢易形成化合物的钛、锆、钒、铌、镧、铈等元素亦可使固溶氢减少。图2指出，氢在铁中溶解度随温度下降而降低，同时在同样温度下氢在体心立方点阵中（a-Fe，g-Fe）溶解度小，而在面心立方点阵的 g-Fe中溶解度高。从图3可以看出氢在铁

　　8、中的扩散系数除随温度升高而增大外，也与点阵类型有关。由图3中还可看出氢在a-Fe中扩散系数比在g -Fe中大得多。图2 氢在铁中溶解度与点阵类型的关系图3 氢在铁中扩散系数和温度的关系为了使钢中的固溶氢脱溶，应当选择在使氢的溶解度达到最小的组织状态，同时又应使氢在钢中的扩散速度尽可能高的温度，所以一般可在奥氏体等温分解的过程中长期保温来完成。对大型锻件，为锻后尽快消除白点，应冷却到珠光体转变速度最高的那个温度范围（C曲线上的“鼻尖”温度区），以尽快获得铁素体与碳化物混合组织。同时，在此温度区长时间保温或再加热到低于A1的较高温度下保温，进行脱氢处理。对于高合金钢，也可在锻后首先进行一次完全退火，以改善组织，细化晶粒，使氢的分布更加均匀，并降低奥氏体的稳定性，从而有利于白点的消除。

　　1. 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。

　　2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。

　　5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。

　　7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

　　全球及中国金融风险管理解决方案行业市场发展分析及前景趋势与投资发展研究报告2024-2029版

　　全球及中国大功率LED广告牌灯行业市场发展分析及前景趋势与投资发展研究报告2024-2029版

　　全球及中国OLED封装材料行业市场发展分析及前景趋势与投资发展研究报告2024-2029版