低碳锻件退火、正火热处理工艺指南

       低碳锻件常用的锻件号有20#锻件、A105等，它们常以热轧或冷轧成形材供应市场。热轧的各种型材由于终轧温度髙于再结晶温度，终轧后缓慢冷却通过再结晶区，实际已经为再结晶退火，晶粒大小和形状已恢复到原来的状态。冷轧型材一般在室温下经过压力加工，内部组织产生位错运动，造成冷作硬化。若残留较大内应力，常用再结晶退火来恢复被拉长或巳变形的晶粒尺寸。由于再结晶退火有重新成核和长大的过程，退火时变为细小等轴晶粒，同时可以消除冷作硬化和内应力。再结晶退火的温度受锻件材化学成分、冷变形量及退火保温时间的影响。锻件的临界变形度在6%-10%，变形量越大，再结晶退火温度越低，在临界变形中再结晶退火，晶粒会异常长大。
       纯金属的再结晶退火温度为T= 0.47T(K)。低碳锻件随含碳量增加和合金元素数量的增多，在加热炉内再结晶温度将升髙。所以低碳锻件的冷轧型材和冷拉棒料经冷冲压加工后的零件的再结 晶退火温度定在650-700℃为宜。其保温时间根据装炉方式、装炉量及不同炉型而定。浴炉比空气炉短，空气炉比真空炉要短。空气炉再结晶退火时，其保温时间应大于2h，大型工件装炉量多时要延长保温时间，具体时间通过工艺试验确定。高温保温后可直接出炉空冷。
      低碳锻件型材的基体组织体积分数70%以上是铁素体组织，少量珠光体中的铁素体和渗碳体的片层间距较大，使材料硬度偏低，切削加工时切削屑粘刀。可通过正火使硬度提高，既提高了切削性能，又能消除原型材中的不正常组织。常用的正火温度在900-960℃，保温后空冷，保温时间应大于1h。正火后的硬度在143HBW左右。10、15、20锻件应在AC,线上下20-30℃进行等温球化退火处理，得到球粒状组 织的硬度控制在130HBW左右，尺寸大的铆钉常使其硬度控制在110-120HBW。其工艺过程是以100 -150<C/h的速度升温到680-720℃,保温3-5h后以30℃/h的速度炉冷到 550℃后空冷。
     低碳锻件在冷墩、冷挤压、冷弯成形前，都应经过低温球化退火，其金相组织应符合JB/T5074—2007《低、中碳锻件球化体评级》的具体要求，一般控制在4-6级为好。
     低碳锻件15、20、10锻件作为渗碳或碳氮共渗的零件，一般为锻造成形。锻后应经过高于渗碳温度即在的正火处理，其目的是消除锻造缺陷，提高硬度，便于后续切削加工，同时验证正火后的晶粒是否会长大。