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发表于 2008-7-16 10:56:51
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来自： 中国山东聊城
紧固件预先热处理正火与退火工艺的比较) U% T0 d+ F/ R5 k" [8 g7 L
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。 " y" o, L2 L. g l) \
4 }. H1 W- B8 k6 ~ 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）。
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1.功能作用 5 B' f4 m0 f- v
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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。
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5 f% M! ^; a- c, i, Y4 |7 Y 2.工艺特点比较 : z0 H: h" [* V6 g
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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； * f* k: r8 H3 |4 E2 Z
3 H8 Q3 W4 Q0 V+ W- [7 H) ^ 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；
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c． 正火可消除碳化物的网状组织，退火则不能；
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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。
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% G" C7 N5 o E+ z0 a$ n4 c, w 3.工艺成本 0 w4 y* Z# Z/ W9 P) A" P* G# j
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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。
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2 E9 I" ~; z- v( ^; G 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。 1 `0 b( f( f0 z, z4 W9 c6 G
0 o. v, p8 ^. g6 x% {( ] 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。
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; R- Y/ z) {& |1 ^( H 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。 + M, E/ o& C9 U/ M" R
% i6 O% N! Q+ e( f 4. 工艺评价
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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。 - z" N1 U3 c1 @' ]$ w$ c9 f! {/ ?
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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。
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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。 & ^1 C! t8 P( s% |( V0 R3 l+ e
, K X1 A& }4 X 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 L0 T a* E% s% r. w; N* A
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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。 2 D# ]0 n" ~# S, }) i! c- ?* v# c
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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。
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' r7 K9 l/ O$ g- i" ~2 ^* a+ P 应用实例： % ?) s, A0 j6 W$ ^
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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。 1 A" ~: \8 V* @. F# h' k/ Q
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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。 - S; Y9 l) B) s2 E4 H" V/ w( a
8 B' e2 S, t& E+ g- y5 I 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。 ( U1 I3 \7 y4 _0 O6 H b! c9 n0 P" U
# f% r( F1 o- b& Q1 T! t 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。 # S4 _! X+ y: _# r0 y- T: j
" d ^: ~4 a# O, K* 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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