大型鑄鋼件的退火處理對于消除內(nèi)應(yīng)力、均勻組織、改善切削性能至關(guān)重要。由于其尺寸大、重量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其退火方式與小型零件有顯著區(qū)別。那么大型鑄鋼件的退火方式有哪些?在選擇退火方式的時候有哪些需要注意的呢?以下是大型鑄鋼件常用的幾種退火方式,從應(yīng)用最廣泛的開始介紹:
1. 去應(yīng)力退火(低溫退火)這是大型鑄鋼件最常用、幾乎是必須進行的退火工藝。
目的:消除鑄造過程中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力(可達80-90%),防止工件在加工或使用過程中變形、開裂,提高尺寸穩(wěn)定性。
工藝特點:
溫度:通常在Ac?點以下,一般選擇550-650℃。溫度過高可能引起組織性能變化,溫度過低則應(yīng)力消除不徹底。
保溫:保溫時間非常長,取決于鑄件的最大壁厚、重量和裝爐量。通常按每100毫米壁厚保溫2-4小時計算,總時間可能長達數(shù)十小時甚至上百小時。
冷卻:必須極其緩慢地爐冷,冷卻速度通常控制在20-50℃/小時,到300℃以下方可出爐空冷。快冷會重新引入熱應(yīng)力。
應(yīng)用:幾乎所有大型機床床身、機架、輪機缸體、電站設(shè)備鑄件等在粗加工前后都需要進行。
2. 完全退火(高溫退火)目的:細化晶粒、均勻組織(如消除枝晶偏析)、降低硬度、改善切削加工性能和為后續(xù)熱處理做組織準備。主要用于亞共析鋼。
工藝特點:
溫度:在Ac?以上30-50℃,通常為850-950℃。
保溫:充分保溫,使組織完全奧氏體化并成分均勻。
冷卻:需要緩慢爐冷,冷速小于100℃/小時,以確保珠光體轉(zhuǎn)變,得到柔軟的組織。
應(yīng)用:適用于重要的大型鑄鋼件,如大型齒輪毛坯、軋輥、高壓閥門等,特別是當鑄造組織粗大或不均勻時。但由于能耗高、周期長、氧化脫碳嚴重,對于大型件,正火+回火工藝常作為其替代方案。
3. 均勻化退火(擴散退火) 目的:消除鑄件嚴重的枝晶偏析,使化學(xué)成分均勻化。主要用于合金元素含量高、偏析傾向嚴重的高合金鋼鑄件。
工藝特點:
溫度:非常高,通常在Ac?以上150-300℃,可達1050-1200℃。
保溫:長時間保溫,通常10-15小時或更長,以充分進行原子擴散。
冷卻:緩慢爐冷。
注意:此工藝能耗巨大,易造成晶粒粗大和嚴重氧化,通常只用于有特殊要求的高合金鋼件。之后一般還需進行一次完全退火或正火來細化晶粒。
4. 等溫退火 目的:獲得比完全退火更均勻的組織和性能,并能有效縮短工藝時間。
工藝特點:
加熱到Ac?以上奧氏體化后,快速(對于大件,通常是出爐吊運)轉(zhuǎn)移到另一個溫度稍低于Ar?的爐中(如650-700℃)進行等溫保溫,完成珠光體轉(zhuǎn)變。
轉(zhuǎn)變完成后即可出爐空冷。
應(yīng)用:特別適用于合金鋼大型鑄件,但操作上對設(shè)備(需要多個爐子或控溫能力極強的爐子)和吊運能力要求高,對于特大型單件生產(chǎn)實施難度較大。