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[分享] 紧固件预先热处理正火与退火工艺的比较

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发表于 2010-8-28 14:55:42 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏常州

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绿色制造是使机械制造业实现可持续发展的一项重要的策略。紧固件预先热处理中的正火与退火是两种最常用的工艺,约占紧固件热处理的30%。这两种工艺方法虽在工艺上有着各自不同的特点,但当针对低碳钢或中碳钢材料进行有关处理时,则可以达到相同(或相近)的工艺目的。   
, e" h6 l8 x3 l6 X& \; T! f2 `    根据GB/T16923-1997《钢件的正火与退火》可知,正火与退火工艺方法被具体划分为多种小类,其中,正火与不完全退火、等温退火工艺的加工对象、技术要求最为相同(或相近)。   ; g! V, _& p* q0 s( i# i/ `
    1.功能作用   
3 D, p/ V9 l! }% Q) ?    根据紧固件所采用的低碳钢或中碳钢而言,正火是把钢加热到Ac3以上30~70℃,出炉空冷或风冷至常温;不完全退火或等温退火是把钢加热到Ac1以上30~50℃左右,保温一定时间后,随炉冷却到一定温度后再空冷到室温。它们的相同或相近之处,在于都能对中碳钢、低碳钢进行处理,处理所得到的金相组织为铁素体+珠光体,并作为某种情况下的预备热处理或最终热处理,从而达到细化组织,改善力学性能和切削加工性能,消除内应力等目的。   
9 p2 z2 d; a5 _6 R2 p# _; L    2.工艺特点比较   & @: v6 ]0 H3 G
    a. 正火后的晶粒比退火的细小,得到的珠光体较多,力学性能稍高于退火;   0 u6 L4 z) G( x2 Q8 m
    b. 正火件常采用到炉装料,加热温度一般稍高于退火,保温时间短于退火;   5 a; V) Q+ z; Q! Y6 o
    c. 正火可消除碳化物的网状组织,退火则不能;   - I. o# t" a& k% \/ ^" o. v2 w6 w/ t8 p
    d. 含碳量较低的碳素钢正火处理优于退火,反之,退火优于正火。   
8 u  \/ O7 I8 t0 @1 V' e& a    3.工艺成本   $ p, N1 h$ w7 O
    正火与退火比较则主要存在于资源方面的电能消耗、时间方面的保温和冷却上的差异及相应而存在的成本差异上。   
; k$ a. K; f# [2 P4 H    能源成本  用国内热处理业评价单耗值计正火0.542Kw.h.Kg,退火则为0.580Kw.h.Kg,将工业用电费按0.70元/Kw.h计算,退火电能平均成本差0.03元/Kg。   - I# k4 C/ L! G! w! }/ o/ S
    人工成本  根据国内各地正火加工的最低价格在1元/Kg左右,其中正火工艺的人工成本约为0.32元/Kg,退火工艺的人工成本约为0.35元/Kg,其差值为0.03元/Kg左右。   ( z* b. {. d  m) ?3 w6 I
    国内同一地区正火与退火热处理协作加工的价格差在0.2元/Kg左右。实际上,通过对该价格差具体分析后可知,该价格差仍然是建立在以传统的加热方式为主,生产批次较大的基础上得到的。   
# |; `. \1 ^" W# G; g2 m8 g( K4 G    4. 工艺评价   ; h! w, ^3 J  D$ ]& k. k
    当制造紧固件对象和加工技术要求基本一致时,正火工艺比退火工艺的绿色程度高,这主要是从能耗和加工工时中体现的。   ) U4 v  |; k( x+ a- m/ }+ M
    低温退火(去应力退火):加热温度<Ac1碳素钢550~650℃,消除镦锻及切削加工过程中的内应力,使其达到稳定状态。   $ D3 V  I+ \1 k( T( s" w
    再结晶退火:加热温度TR+150~250℃保温时间0.5~1h空冷,发生恢复再结晶过程,使变形晶粒为细小等轴晶粒,消除冷作硬化效应及内应力。对低碳钢再结晶退火温度600~650℃硬度在75~90HRB范围。   $ A6 T) {' [9 e/ V) j' O8 e
    不完全退火:加热温度Ac1+30~50℃,碳素钢一般在700~750℃之间,细化晶粒,降低硬度,提高塑性,去除内应力。   3 V+ w; j, |3 b  h4 ]% ?' E5 v
    球化退火:加热温度略高于Ac1,长时间保温后缓冷到小于500℃空冷,使碳化物球化,降低硬度可改善冷镦锻性能。   
0 n/ P5 _- A9 W! Z3 G. [' O6 L    正火:低碳、中碳钢加热温度Ac3+(50~70℃),低碳钢提高硬度,利于切削,中碳钢细化晶粒,均匀组织去应力。   # a! i& o7 h2 b) l( a6 j
    应用实例:   - x( z) j7 I! F4 L
    如:20#钢三点焊接垫圈,采用850℃×0.5h正火和720℃×3h不完全退火,硬度125~165HBW基本相近,正火比不完全退火节省生产周期,效率高。   2 I6 p2 n5 }5 w* [
    SWRM15钢单面铆钉,采用840℃×0.5h正火和600℃×4h再结晶退火,前者硬度大于95HRB,后者硬度在78~88HRB符合铆接性能要求。   " {$ Q% e6 @: b; r
    45钢大垫圈,当硬度要求>200HV时,采用870℃×1h正火处理比760℃×2.5h不完全退火效果好,硬度可达到200HV以上,生产率明显高于退火。   
2 P' e5 L( @. E/ g# [4 @) X5 o    据统计,正火与退火工艺的成本差在0.2元/Kg~0.45元/Kg,若恰当地选择正火工艺代替退火工艺,可为紧固件企业在实现绿色制造的同时,带来可观的经济效益。   
5 U7 n, M& \: x$ T4 [3 Q6 n    总之,随着紧固件行业的发展和先进技术的推广,节能降耗将摆在第一位,正火工艺的绿色特征相对于退火工艺,将会更加明显和突出。
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