退火處理

退火處理

退火處理(Annealing),主要是指將材料曝露於高溫一段很長時間后,然後再慢慢冷卻的熱處理製程。主要目的是釋放應力、增加材料延展性和韌性、產生特殊顯微結構等。

退火工藝包括完全退火、球化退火、等溫退火、石墨退火、擴散退火、去應力退火、不完全退火、焊後退火等。

含義


中文名稱:退火處理
英文名稱:Annealing
退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時間,然後以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。
退火熱處理分為完全退火,不完全退火和去應力退火,擴散退火,球化退火,再結晶退火。退火材料的力學性能可以用拉伸試驗來檢測,也可以用硬度試驗來檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態供貨的,鋼材硬度檢測可以採用洛氏硬度計,測試HRB硬度,對於較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管,可以採用表面洛氏硬度計,檢測HRT硬度。把鋼加熱到臨界點Ac1以上或以下的一定溫度,保溫一段時間,隨後在爐中或埋入爐中或導熱性較差的介質中,使其緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態的穩定的組織。

目的


①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘餘應力,防止工件變形、開裂;
②軟化工件以便進行切削加工;③細化晶粒,改善組織以提高工件的機械性能;
④為最終熱處理(淬火、回火)作好組織準備。

退火工藝


完全退火

用以細化中、低碳鋼經鑄造、鍛壓和焊接后出現的力學性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉變為奧氏體的溫度以上30~50℃,保溫一段時間,然後隨爐緩慢冷卻,在冷卻過程中奧氏體再次發生轉變,即可使鋼的組織變細。

球化退火

用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20~40℃,保溫后緩慢冷卻,在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變為球狀,從而降低了硬度。

等溫退火

用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結構鋼的高硬度,以進行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩定的溫度,保溫適當時間,奧氏體轉變為托氏體或索氏體,硬度即可降低。
④再結晶退火用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現象(硬度升高、塑性下降)。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50~150℃,只有這樣才能消除加工硬化效應使金屬軟化。

石墨退火

用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右,保溫一定時間后適當冷卻,使滲碳體分解形成團絮狀石墨。

擴散退火

用以使合金鑄件化學成分均勻化,提高其使用性能。方法是在不發生熔化的前提下,將鑄件加熱到儘可能高的溫度,並長時間保溫,待合金中各種元素擴散趨於均勻分佈后緩冷。

去應力退火

用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內應力。對於鋼鐵製品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100~200℃,保溫后在空氣中冷卻,即可消除內應力。

不完全退火

加熱溫度在Ac1~Accm之間,冷卻速度:在500~600℃以上時,碳鋼是100~200℃/h,合金鋼是50~100℃/h,高合金鋼是20~60℃/h,主要用於過共析鋼。

焊後退火

退火裝備
退火裝備
選用純Fe作填充金屬對YG30硬質合金與45鋼進行TIG焊試驗。利用掃描電鏡對退火前後的YG30/焊縫界面區的組織形貌進行分析。結果表明,工業純Fe作填充金屬,在1050℃退火后,焊態的η相不變;在1150℃退火后,開始產生新η相;η相隨退火溫度升高和保溫時間延長而增加。退火時新η相成核於WC-γ相界,吞併WC晶粒而長大,分佈在WC顆粒的邊界。

影響


高溫裝置
高溫裝置
分別採用LiF和2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)作為聚3-己基噻吩(P3HT)/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲脂(PCBM)體系聚合物光伏電池陰極界面層,研究了高溫後退火處理對不同界面層器件性能的影響。研究發現,LiF界面層的引入,在活性層和陰極界面之間形成了較強的偶極作用,從而改善了電池的性能,進一步高溫熱退火處理后仍能保持良好的界面作用,使器件的能量轉換效率得到了進一步的提高。然而BCP界面層的引入,雖然阻擋了金屬電極Al到PCBM的電子轉移,導致複合減小,提高了器件的開路電壓,但是在進一步高溫後退火之後,BCP界面層的完整性遭到破壞,因此使得器件的能量轉換效率降低。