冷形变后的金属在低于再结晶温度加热,以去除内应力,但仍保留冷作硬化效果的热处理,称为去应力退火,也称低温退火。在去应力退火中金属组织及性能的变化,相当于温度曲线图中的恢复阶段。在实际生产 中,去应力退火工艺的应用比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切 削或切割、焊接、热处理,甚至机器零部件装配后,在不改变组织状态,保留冷作、热作或表面硬化的条件下,对钢材或机器零部件进行较低温度的加热,以去除内应力,减小变形开裂倾向的工艺,都可称为去应力退火。

外文名

stress relieving

应用

金属材料处理

目的

以去除内应力

学科

材料科学

基本概况

冷形变后的金属在低于再结晶温度加热,以去除内应力,但仍保留冷作硬化效果的热处理,称为去应力退火。

在实际生产中,去应力退火工艺的应用要比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切削或切割、焊接、热处理,甚至机器零部件装配后,在不改变组织状态、保留冷作、热作或表面硬化的条件 下,对钢材或机器零部件进行较低温度的加热,以去除(全部或部分的)内应力,减小变形、开裂倾向的工艺,都可称为去应力退火。由于材料成分、加工方法、内应力大小及分布的不同,以及 去除程度的差异,去应力退火温度范围很宽。

工作原理

在压力加工、铸造、焊接、热处理、切削加工和其他工艺过程中,制品可能产生内应力。多数情况下,在工艺过程结束后,金属内部将保留一部分残余应力。残余应力可导致工件破裂、变形或尺寸变化,残余应力也提高金属化学活性,在残余拉应力作用下特别容易造成晶间腐蚀破裂。因此,残余应力将影响材料的使用性能或导致工件过早失效。

进行去应力退火时,金属在一定温度作用下通过内部局部塑性变形(当应力超过该温度下材料的屈服强度时)或局部的弛豫过程(当应力小于该温度下材料的屈服强度时)使残余应力松弛而达到消除的目的。在去应力退火时,工件一般缓慢加热至较低温度(灰口铸铁为500~550℃,钢为500~650℃,有色金属合金冲压件为再结晶开始温度以下),保持一段时间后,缓慢冷却,以防止产生新的残余应力。

去应力退火并不能完全消除工件内部的残余应力,而只是大部分消除。要使残余应力彻底消除,需将工件加热至更高温度。在这种条件下,可能会带来其他组织变化,危及材料的使用性能。

退火曲线

去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度,保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工艺方法。其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力。 1. 去应力退火工艺曲线 见图1-3。

2. 不同的工件去应力退火工艺 参数见表1。

3. 去应力退火的温度,一般应比最后一次回火温度低20~30℃,以免降低硬度及力学性能。

4. 对薄壁工件、易变形的焊接件,退火温度应低于下限。

5. 低温时效用于工件的半加工之后(如粗加工或第一次精加工之后),一般采用较低的温度。

表1 去应力退火工艺及低温时效工艺

类别加热速度加热温度保温时间/h冷却时间
焊接件≤300℃装炉≤100~150℃/h500-5502-4炉冷至300℃出炉空冷
消除加工应力到温装炉400-5502-4炉冷或空冷
高精轴套、膛杆(38CrMoAlA)≤200℃装炉≤80℃/h600-65010-12炉冷至200℃出炉(在350℃以上冷速≤50℃/h)
精密丝杠(T10)≤200℃装炉≤80℃/h550-60010-12炉冷至200℃出炉(在350℃以上冷速≤50℃/h)
主轴、一般丝杠(45、40Cr)随炉升温550-6006-8炉冷至200℃出炉
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