電爐知識
| 喬家爐業簡述正火的作用 退火爐 |
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工業電爐正火為鋼鐵部件帶來了硬度和強度。另外，正火還有助于減小鍛造、鑄造、機加工、成形或焊接等操作過程中所產生的內應力(圖1)。正火也能夠改善熱處理(比如退火或硬化)后微觀結構的均勻性和響應性，并且通過對后續低溫處理施加“熱記憶”而提高穩定性。那些要求具有高韌性和能夠承受沖擊的部件通常需要正火處理。如果對大斷面部件進行正火處理，它們也需要進行回火以進一步降低應力和更為嚴格地控制機械性能。
正火處理的典型目的是：
• 改善機加工性能
• 提高尺寸穩定性
• 改變和/或細化晶粒結構
• 生成均勻的微觀結構
• 減少帶狀組織
• 增大延展性
• 穩定硬化或表面硬化的效果
舉例來說，許多齒輪坯料在機加工前都要接受正火處理，從而更好地控制后續硬化或表面硬化工藝中的尺寸變化，比如膨脹、收縮或扭曲。
典型的正火工藝保溫時間為每英寸橫截面一小時，但不應少于兩小時。必須記住：部件或爐料的重量對于冷卻速度有很大影響，因而直接關系到最終微觀結構。正火后，較薄的部件要比較厚的部件冷卻得更快，因此會變得更硬。與之不同的是，如果是退火工藝的爐內冷卻條件，則冷卻后較薄和較厚部件的硬度大致相同。
低碳鋼通常不需要正火處理。不過，如果對這些鋼種進行正火，也沒有什么不利作用。壁厚和截面相對較為均勻的鑄件一般采用退火而不是正火處理。
正火原理
鋼的正火(圖2)是加熱到臨界溫度上限(Ac3或Acm)以上大約100°F(38°C)，然后在空氣中冷卻到室溫。如果是在真空爐內進行處理，則采用不超過1巴壓力的氮氣進行冷卻。
正火通常從熱處理和微觀結構兩方面進行考慮。從熱處理角度來說，正火是奧氏體化加適當緩冷；而從微觀結構角度來說，含有大約0.80％碳的組織是珠光體，低碳組織則是鐵素體。
正火與退火的比較
正火與退火的不同之處在于，它是將部件加熱到一個較高的溫度后從爐內取出在空氣中冷卻，而不是將熱處理爐冷卻。對于許多冶金工程師來說，何時應當進行正火和何時采取退火經常會被混為一談。出現這一情況也是情有可原的，因為在許多例子中，正火和退火步驟完全一致。比如，通過加熱到相變溫度以上和在空氣中冷卻，超低碳鋼幾乎可以充分退火。
在正火工藝中，冷卻速度慢于調質處理，但要快于退火冷卻速度。這一適中冷卻速度的結果是，部件獲得的硬度和強度高于采用退火工藝，但又低于進行調質處理。冷卻速度較慢，意味著正火部件不會像淬火部件那樣產生高應力。因此，正火是一種能夠適當提高強度而不增加應力的處理。
正火對于物理性能的作用
退火和正火對于低碳鋼的延展性沒有明顯不同的影響。不過，隨著碳含量的增加，退火對于延展性(以延伸率表示)的作用穩定在20％左右，而正火高碳鋼的延展性則持續降低到1％ – 2％的水平(圖3)。
正火鋼的抗拉強度(圖4)和屈服強度(圖5)均高于退火鋼。正火和退火對于低碳鋼抗拉強度和屈服強度的作用沒有顯著差別。但是，正火高碳鋼的抗拉強度和屈服強度卻遠高于退火鋼。
低碳鋼和中碳鋼正火或退火后的硬度水平相近，而高碳鋼正火后的硬度水平則要高于退火處理后(圖6)。
圖1.
圖2.
圖3.
圖4.
圖5.
圖6.
正火工藝能夠改善部件的質量，對于硬化和表面硬化處理的尺寸偏差控制起著重要的作用。在尺寸穩定性非常重要或制造工藝可能會使材料內部產生大量應力的情況下，應當進行正火處理。正火有助于避免許多熱處理問題。
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