大型铸钢件的退火方式有哪些?
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添加日期:2026-02-03
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大型铸钢件的退火处理对于消除内应力、均匀组织、改善切削性能至关重要。由于其尺寸大、重量重、结构复杂,其退火方式与小型零件有显著区别。那么大型铸钢件的退火方式有哪些?在选择退火方式的时候有哪些需要注意的呢?以下是大型铸钢件常用的几种退火方式,从应用最广泛的开始介绍:
1. 去应力退火(低温退火)
这是大型铸钢件最常用、几乎是必须进行的退火工艺。
目的:消除铸造过程中产生的残余内应力(可达80-90%),防止工件在加工或使用过程中变形、开裂,提高尺寸稳定性。
工艺特点:
温度:通常在Ac₁点以下,一般选择550-650℃。温度过高可能引起组织性能变化,温度过低则应力消除不彻底。
保温:保温时间非常长,取决于铸件的最大壁厚、重量和装炉量。通常按每100毫米壁厚保温2-4小时计算,总时间可能长达数十小时甚至上百小时。
冷却:必须极其缓慢地炉冷,冷却速度通常控制在20-50℃/小时,到300℃以下方可出炉空冷。快冷会重新引入热应力。
应用:几乎所有大型机床床身、机架、轮机缸体、电站设备铸件等在粗加工前后都需要进行。
2. 完全退火(高温退火)
目的:细化晶粒、均匀组织(如消除枝晶偏析)、降低硬度、改善切削加工性能和为后续热处理做组织准备。主要用于亚共析钢。
工艺特点:
温度:在Ac₃以上30-50℃,通常为850-950℃。
保温:充分保温,使组织完全奥氏体化并成分均匀。
冷却:需要缓慢炉冷,冷速小于100℃/小时,以确保珠光体转变,得到柔软的组织。
应用:适用于重要的大型铸钢件,如大型齿轮毛坯、轧辊、高压阀门等,特别是当铸造组织粗大或不均匀时。但由于能耗高、周期长、氧化脱碳严重,对于大型件,正火+回火工艺常作为其替代方案。
3. 均匀化退火(扩散退火)
目的:消除铸件严重的枝晶偏析,使化学成分均匀化。主要用于合金元素含量高、偏析倾向严重的高合金钢铸件。
工艺特点:
温度:非常高,通常在Ac₃以上150-300℃,可达1050-1200℃。
保温:长时间保温,通常10-15小时或更长,以充分进行原子扩散。
冷却:缓慢炉冷。
注意:此工艺能耗巨大,易造成晶粒粗大和严重氧化,通常只用于有特殊要求的高合金钢件。之后一般还需进行一次完全退火或正火来细化晶粒。
4. 等温退火
目的:获得比完全退火更均匀的组织和性能,并能有效缩短工艺时间。
工艺特点:
加热到Ac₃以上奥氏体化后,快速(对于大件,通常是出炉吊运)转移到另一个温度稍低于Ar₁的炉中(如650-700℃)进行等温保温,完成珠光体转变。
转变完成后即可出炉空冷。
应用:特别适用于合金钢大型铸件,但操作上对设备(需要多个炉子或控温能力极强的炉子)和吊运能力要求高,对于特大型单件生产实施难度较大。