电炉知识
| 乔家炉业简述正火的作用 退火炉 |
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工业电炉正火为钢铁部件带来了硬度和强度。另外，正火还有助于减小锻造、铸造、机加工、成形或焊接等操作过程中所产生的内应力(图1)。正火也能够改善热处理(比如退火或硬化)后微观结构的均匀性和响应性，并且通过对后续低温处理施加“热记忆”而提高稳定性。那些要求具有高韧性和能够承受冲击的部件通常需要正火处理。如果对大断面部件进行正火处理，它们也需要进行回火以进一步降低应力和更为严格地控制机械性能。
正火处理的典型目的是：
• 改善机加工性能
• 提高尺寸稳定性
• 改变和/或细化晶粒结构
• 生成均匀的微观结构
• 减少带状组织
• 增大延展性
• 稳定硬化或表面硬化的效果
举例来说，许多齿轮坯料在机加工前都要接受正火处理，从而更好地控制后续硬化或表面硬化工艺中的尺寸变化，比如膨胀、收缩或扭曲。
典型的正火工艺保温时间为每英寸横截面一小时，但不应少于两小时。必须记住：部件或炉料的重量对于冷却速度有很大影响，因而直接关系到最终微观结构。正火后，较薄的部件要比较厚的部件冷却得更快，因此会变得更硬。与之不同的是，如果是退火工艺的炉内冷却条件，则冷却后较薄和较厚部件的硬度大致相同。
低碳钢通常不需要正火处理。不过，如果对这些钢种进行正火，也没有什么不利作用。壁厚和截面相对较为均匀的铸件一般采用退火而不是正火处理。
正火原理
钢的正火(图2)是加热到临界温度上限(Ac3或Acm)以上大约100°F(38°C)，然后在空气中冷却到室温。如果是在真空炉内进行处理，则采用不超过1巴压力的氮气进行冷却。
正火通常从热处理和微观结构两方面进行考虑。从热处理角度来说，正火是奥氏体化加适当缓冷；而从微观结构角度来说，含有大约0.80％碳的组织是珠光体，低碳组织则是铁素体。
正火与退火的比较
正火与退火的不同之处在于，它是将部件加热到一个较高的温度后从炉内取出在空气中冷却，而不是将热处理炉冷却。对于许多冶金工程师来说，何时应当进行正火和何时采取退火经常会被混为一谈。出现这一情况也是情有可原的，因为在许多例子中，正火和退火步骤完全一致。比如，通过加热到相变温度以上和在空气中冷却，超低碳钢几乎可以充分退火。
在正火工艺中，冷却速度慢于调质处理，但要快于退火冷却速度。这一适中冷却速度的结果是，部件获得的硬度和强度高于采用退火工艺，但又低于进行调质处理。冷却速度较慢，意味着正火部件不会像淬火部件那样产生高应力。因此，正火是一种能够适当提高强度而不增加应力的处理。
正火对于物理性能的作用
退火和正火对于低碳钢的延展性没有明显不同的影响。不过，随着碳含量的增加，退火对于延展性(以延伸率表示)的作用稳定在20％左右，而正火高碳钢的延展性则持续降低到1％ – 2％的水平(图3)。
正火钢的抗拉强度(图4)和屈服强度(图5)均高于退火钢。正火和退火对于低碳钢抗拉强度和屈服强度的作用没有显著差别。但是，正火高碳钢的抗拉强度和屈服强度却远高于退火钢。
低碳钢和中碳钢正火或退火后的硬度水平相近，而高碳钢正火后的硬度水平则要高于退火处理后(图6)。
图1.
图2.
图3.
图4.
图5.
图6.
正火工艺能够改善部件的质量，对于硬化和表面硬化处理的尺寸偏差控制起着重要的作用。在尺寸稳定性非常重要或制造工艺可能会使材料内部产生大量应力的情况下，应当进行正火处理。正火有助于避免许多热处理问题。
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