碳素工具钢球化退火处理原因及原理
一次球化退火的原理
一次球化退火的原理球化退火是一种固体材料热处理工艺，通过加热材料至一定温度后，将其缓慢冷却到室温，以达到改善材料的力学性能和组织结构的目的。
球化退火的主要原理是通过控制材料的晶粒大小和形状，使材料的力学性能、塑性和韧性得到提高，同时也可以消除内部应力，改善材料的加工性能。
首先，球化退火可以有效改善材料的晶粒结构。
在材料的制造过程中，由于加工变形、沉淀和固溶等原因，材料的晶粒可能会变得不均匀，尺寸不一致，这样就会导致材料的力学性能下降。
而球化退火通过加热和冷却的过程，可以使材料的晶粒得到重新排列和调整，从而形成更加均匀和细小的晶粒，提高材料的强度和韧性。
其次，球化退火还可以消除材料的内部应力。
在材料的制造和加工过程中，由于材料受到外力的作用或者由于化学反应等原因，会在材料内部产生应力。
这些内部应力如果不能得到及时消除，就会对材料的性能造成影响。
而球化退火在加热和冷却的过程中，可以使材料的内部结构发生变化，从而消除内部应力，提高材料的稳定性和可靠性。
另外，球化退火还可以改善材料的加工性能。
由于材料在加工过程中需要经历多次变形和塑性加工，容易产生应力集中和晶界的临界点，从而导致材料的断裂和变形。
而球化退火可以通过改变材料的晶粒结构和晶粒界面的构造，使材料的塑性和韧性得到提高，减少了在加工过程中的断裂和变形，提高了材料的可加工性能。
此外，球化退火还可以改善材料的热稳定性和抗氧化性能。
在一些高温、高压环境下，材料容易发生变形和氧化，从而影响了材料的使用寿命和性能。
通过球化退火的处理，可以使材料得到重新排列和调整，改善了材料的结构和组织，提高了材料的热稳定性和抗氧化性能。
总之，球化退火作为一种重要的热处理工艺，通过控制材料的晶粒结构和内部应力，改善了材料的力学性能、加工性能、热稳定性和抗氧化性能，从而提高了材料的使用寿命和性能表现。
在工程制造和材料加工领域具有广泛的应用前景。
gcr15轴承钢球化退火工艺
gcr15轴承钢球化退火工艺GCr15轴承钢是一种高强度、高硬度的钢材，广泛应用于制造轴承等高精度机械零件。
由于其材料性质的特殊性，需要进行球化退火处理，以达到更好的加工性能和使用寿命。
本文将从GCr15轴承钢的特性、球化退火工艺的原理和方法、球化退火后的性能及应用等方面进行介绍。
一、GCr15轴承钢的特性GCr15轴承钢是一种具有高温强度、高耐磨性、高弹性模量和良好的抗腐蚀性能的钢材。
其主要成分为碳、铬、锰、硅、磷、硫等元素，其中铬的含量达到了1.5%-2.5%以上。
铬的加入可以增加钢的硬度和耐磨性，使其具有更好的抗腐蚀性能。
同时，硬度的提高也会导致钢的脆性增加，因此需要进行球化退火处理。
二、球化退火工艺的原理和方法球化退火是一种使钢材中的碳元素在钢中形成球状晶粒的热处理工艺。
球化退火的原理是在高温下，钢材中的碳元素会扩散到钢的晶界上，形成一定的厚度。
当温度升高到一定程度时，碳元素会在晶界上形成球状晶粒，使钢的硬度降低，同时也能改善钢的可加工性。
球化退火的过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
加热的温度一般为780℃-820℃，保温时间一般为2-4小时，冷却速度不宜过快，一般为自然冷却或慢冷。
球化退火的工艺参数需要根据钢材的具体情况进行调整，以达到最佳的效果。
三、球化退火后的性能及应用球化退火处理后，GCr15轴承钢的硬度降低，但韧性和可加工性得到了改善。
此外，球化退火还能提高钢材的抗疲劳性能和耐磨性能，延长其使用寿命。
因此，球化退火处理是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
GCr15轴承钢球化退火后，可以应用于制造各种高精度轴承、齿轮、传动轴等机械零件。
此外，还可以用于制造汽车、航空航天、船舶、机床等领域的重要零件。
球化退火处理的应用范围广泛，对于提高机械零件的精度和使用寿命具有重要意义。
综上所述，GCr15轴承钢球化退火工艺是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
球化退火处理能够改善钢材的加工性能和使用寿命，提高其抗疲劳性能和耐磨性能。
球化退火
球化退火
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。
等温后随炉冷
至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
球化退火
Ac1下20-30长t 保温-空冷,低中c,低 合金结钢冷变形快
球
图9-4 形变球化退火工艺曲线 a)低温形变球化退火 b)高温形变球化退火
Ac1上30-50，缓 冷，轧锻件的锻后 余热，弹簧钢轴承
Ac1
550℃
适于共析及过 共析钢，球化 较充分，周期 长。
缓慢冷却球化退火 t
a
7
② 等温球化
T Ac1+20～30℃
AC3
AC1 Ar1-(20～30℃)
适于过共析钢，合 金工具钢，球化充 分，易控制，周期 短，适于大件。
等温球化退火
t
a
8
③循环球化退火
Ac1+20℃ Ar1- 20℃
：
球化退火主要适用于含C＞0.6%的各种高C工具钢、模 具钢、轴承钢的预备热处理。
当中C及中C合金钢要求硬度极低而韧性极高（如用于 冷冲压坯料）时。
低C钢球化退火后，不适于切削前处理（太软，发 粘），但可以改善冷变形的加工性能
a
2
(1) 低温球化退火
低温球化退火是把钢加热到Ac1以下10～30℃长
体及部分未溶碳化物，然后通过缓慢冷却或低于临界点等温 分解，或在A1点上下循环加热冷却使碳化物球化。高碳钢循 环加热（周期球化退火）—碳化物↑球化均匀↑效率↑。
图9-3 不均匀奥氏体中碳的聚集球化退火 a)缓慢冷却球化退火 b)等温球化退火 c)周期(循环)球化退火 d)感应加热快速球化
退火
a
4
(3) 形变球化退火
钢
a
球化退火与软化退火
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。
等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在於使以加工硬化的工件再度软化、回復原先之韧性，以便能再进一步加工。
此种热处理方法常在冷加工过程反覆实施，故又称之為製程退火。
大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随著加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工。
球化退火介绍
提问者： 映月沙丘- 江湖新秀最佳答案球化退火球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。
等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
T10刚的热处理
T10刚的热处理1、预备热处理(球化退火)锻造后为了给后序的加工、最终热处理工序作好准备, 应消除锻件内的应力, 改善组织, 并使其具有合适的硬度和稳定细小的组织, 以利于机械加工。
因此锻件要在毛坏状态下进行预先热处理。
T10A 碳素工具钢, 一般采取球化退火, 使渗碳体成球状均匀分布, 若锻件沿晶界出现网状碳化物时, 则先进行正火处理, 消除网状碳化物, 然后进行球化退火。
通常采用球化退火, 以获得铁素体机体上分布的细小均匀的粒状碳化物组织。
表1 球化退火工艺参数钢号加热等温温度/℃时间/ h温度/℃时间/ h 空冷硬度T10A 750~ 780 2~ 3 680~ 700 3~ 5 炉冷至500℃空冷 HB197 2、最终热处理（淬火+低温回火）2.1、淬火( 1) 淬火温度T10淬透性低。
需要用水冷却, 容易产生变形和淬裂, 另外碳素工具钢对过热敏感, 晶粒容易长大, 其淬火温度一般是在碳化物与奥氏体共存的两相区内, 这是由于碳化物的存在不仅可以阻止奥氏体的长大, 使碳素工具钢保持较小晶粒,从而能在高硬度条件下保证具有一定的韧性; 而且剩余碳化物的存在也有利于模具耐磨性的提高。
为防止过热, 选取最低的淬火加热温度( 760~ 780℃ ) , 是获得最好机械性能的关键,为防止淬火开裂, 必须在淬火方法上实现均匀冷却。
( 2) 加热、保温时间的确定由于加热时间与模具的材质、工件大小有关。
升温时间因工件大小而异, 保温时间依材质而不同, 加热时间不可取一定值, 加热时间的长短直接影响模具的组织性能。
为保证T10A 冷作模具基体奥氏体化, 碳化物溶解, 必须有一定保温时间, 保温时间采用40~ 60 min。
2.2、回火模具在淬火或电火花加工后应及时进行回火处理, 回火温度应根据模具的硬度性能要求选择不同的回火温度, 以获得不同强度、韧性及硬度要求, T10 碳素工具钢在不同回火温度下的硬度如表表2T10 碳素工具钢在不同回火温度下的硬度钢号达到下列硬度（HRC）范围的回火温度/℃T10A 45~ 50 50~ 54 54~ 58 58~ 62360~ 380 300~ 320 250~ 270 160~ 180。
高碳工具钢的热处理工艺技术
高碳工具钢的热处理工艺由于高碳工具钢含有大量碳化物，一般预先用锻造、反复镦粗、拔长将碳化物击碎，然后进行等温球化退火，若有网状碳化物存在，则要先正火再球化退火。
也可以正火后再高温回火。
高碳工具钢碳化物导热系数低，淬透性低，稍大刀具和模具淬火后内外组织不一致，应力较大，在操作中淬火加热前应预热，既除去水分防止爆炸，又减少升温过快，里外温差大，应力大的缺点。
箱式炉加热用阶梯升温，在500~600摄氏度保温30min继续升温可达到同样的效果。
球化退火的工艺参数是温度比Ac1高出20~40摄氏度，大型模锻件应分阶段升温，一般到温后保温2~4h，以充分奥氏体化，并保留一定数量的二次渗碳体，然后以30~50摄氏度/h 冷却到680~700摄氏度等温4~8h，使以二次渗碳体为核心的碳化物充分球化。
然后炉冷到550摄氏度以下出炉空冷。
正火温度控制在高出Ac3或Ac30~50摄氏度，其奥氏体化时间与退火相同。
球化退火周期长，炉气氛控制碳浓度在W（C）=0.8%左右，如果退火后加工余量大则可以不保护。
脱碳层可以切除掉，不影响后续的淬火、回火硬度。
退火时要防止石墨析出。
高碳工具钢的淬火温度在760~800摄氏度之间，T7钢的化学成分属亚共析钢，常用来做耐冲击的工具，淬火温度取上限。
共析钢奥氏体均匀化的时间短，加热温度取中下限好，要防止过热晶粒粗大和淬火后增加刀具脆性。
加热时间系数因炉型、装炉量等有关，由于工具要有一定耐磨性，往往加热时不使二次渗碳体全体溶解，保留一部分二次渗碳体既可阻止加热时过热，又可增加耐磨性。
高碳工具钢的淬火介质一般用质量分数为5%~10%的NaCl水溶液，温度低于40摄氏度，形状特别复杂的刀具可用双液淬火，即水淬-油冷。
也可在150~200摄氏度进行硝盐分级和等温处理，不管采用什么方法淬火，要保证切削工具的硬度达60HRC以上，碳素工具钢的冷作模具的硬度在58~62HRC左右。
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碳素工具钢球化退火处理原因及原理
碳素工具钢属共析和过共析钢(含碳0.7~1.4%)，锻造空冷后组织中出现粗片状珠光体，有时还存在网状二次渗碳体。
这种组织既不利于切削加工，又可能在悴火后得到由网状渗碳体包围着马氏休的脆性组织。
并且，由于渗碳体网的存在，造成了合金元素的不均匀(在网状渗碳体附近，碳和合金元素富集)，淬火时造成了很大的组织应力，容易引起变形或开裂。
正火可以消除和减少二次渗碳体网，但硬度仍然较高，而且得到的细片状珠光体在悴火时容易过热。
球化退火的目的，就是为了把片状珠光体中的渗碳体球化，获得所谓球状珠光体，以降低硬度(T10钢经球化后，硬度由HB255~321降至HB≤197)、改善切削性能和防止过热(球状渗碳体比细片状渗碳体溶入奥氏体的能力小)，并为获得理想的悴火组织----球状渗碳体加细针状马氏体作好组织准备。
球化退火工艺的原理是依靠片状渗碳体的自发球化倾向和聚集长大。
当片状珠光体在加热至A1+20~30℃时，其中渗碳体开始局部溶解，使一片渗碳体断开为若干细的点状渗碳体，弥散在奥氏体基体上，同时，由于加热温度低和渗碳体不完全溶解，造成奥氏体成分的极不均匀。
在随后的缓冷过程中，以原有的细碳化物质点为核心，或由奥氏体的富碳区产生新的碳化物核心，形成均匀而细小的顺粒状碳化物。
这些碳化物在缓冷或等温保温过程中聚集长大，并向能量最低的状态转化为球状渗碳体。
生产中对珠光休组织级别的评定，碳素工具钢按碳素工具钢技术条件(GB1298-77)，合金工具钢按合金工具钢技术条件(GB1299-77)进行。
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