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退火和去应力退火是热处理工艺中两种不同的处理方式,它们在目的、工艺参数、应用场景和组织变化等方面存在显著差异。以下是两者的详细对比:
一、核心目的不同
退火(Annealing)
广义目的:通过加热、保温和冷却操作,改善金属的综合性能,包括降低硬度、提高塑性、消除内应力、细化晶粒、均匀组织等。
具体目标:根据材料类型和工艺细分,退火可进一步分为退火、球化退火、等温退火等,分别用于改善切削性、成型性或为后续淬火做准备。
典型应用:
低碳钢:退火后硬度降低,便于冷轧、冲压等冷加工。
高碳钢:球化退火使碳化物呈球状分布,提高切削性和淬火后的韧性。
去应力退火(Stress Relief Annealing)
目的:消除金属在加工(如铸造、焊接、锻造、机加工)或热处理过程中产生的残余内应力,防止零件在后续使用或加工中变形或开裂。
典型应用:
焊接件:消除焊接热影响区的残余应力,避免应力腐蚀开裂。
精密零件:如模具、量具,防止机加工后因应力释放导致尺寸变化。
铸件:减少铸造应力,防止开裂或变形。
二、工艺参数差异
参数退火去应力退火
加热温度通常较高,需根据材料类型选择:
- 亚共析钢:Ac3以上30-50℃
- 过共析钢:Ac1以上20-30℃较低,一般低于相变温度(Ac1),通常为500-650℃(碳钢),铝合金为250-350℃
保温时间较长,需确保组织充分转变(如退火保温时间可能达数小时)较短,通常为1-4小时,仅需使应力充分释放
冷却方式缓慢冷却(随炉冷、埋砂冷或空冷),以获得平衡组织极缓慢冷却(随炉冷至200℃以下再出炉),避免新应力产生
三、组织变化对比
退火
组织转变:通过加热至相变温度以上,使原组织(如马氏体、珠光体)转变为奥氏体,再通过缓冷获得平衡组织(如铁素体+珠光体)。
性能影响:硬度降低、塑性提高、晶粒细化、消除带状组织或网状碳化物。
示例:
45钢退火后:硬度从HRC20-25降至HRC15-18,便于冷镦或切削加工。
T12钢球化退火后:碳化物呈球状分布,淬火后马氏体针细小,韧性提高。
去应力退火
组织不变:加热温度低于相变点,不发生组织转变,仅通过原子扩散消除应力。
性能影响:残余应力降低,但硬度、强度等力学性能基本不变。
示例:
焊接后的Q345钢构件:去应力退火后,残余应力从200MPa降至50MPa以下,有效防止应力腐蚀开裂。
精密模具:机加工后去应力退火,尺寸稳定性提高,使用寿命延长30%以上。
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