球化退火的目的与工艺制定

在热处理行业中，使钢中的碳化物球状化的退火方法称为球化退火。
(1)球化退火的目的
1)降低硬度，改善切削加工性能。钢经球化退火后，形成的球状碳化物具有比片状碳化物低的硬度，有利于改善切削加工性能。
2)细化组织，为淬火做好组织准备。在淬火加热过程中，由于球状碳化物比片状碳化物较难溶于奥氏体，因而可以阻止晶粒长大，减少和防止钢的过热。球化退火后得到的组织均匀，有利于减少淬火畸变和开裂倾向。
3)提高淬火工件的耐磨性。由于球状碳化物在工件淬火后被完全保留下来，且均匀地分布在马氏体基体上，这些细而硬的小颗粒可以有效地提高工件的耐磨性。
(2)球化退火工艺球化退火有普通球化退火、等温球化退火和周期球化退火等。
1)普通球化退火
①加热温度。加热温度为Ac1+10~20℃。加热温度过高，溶入奥氏体中的碳化物太多，则会降低球化的成核率，容易形成片状珠光体。如果加热温度过低，则珠光体中的片状碳化物溶解不够，部分片状碳化物可能因未溶解而保留下来，可能得到细粒状与片状混合的珠光体组织。
②保温时间。其时间长短与零件有效厚度、工件的排列方式和装炉量大小等因素有关。由于球化退火的温度比完全退火低，故球化退火的保温时间应比完全退火稍长些。
③冷却。工件保温后以20~ 40℃/h的速度冷却至500℃以下出炉空冷。冷却速度影响着退火组织中碳化物颗粒的大小和分布的均匀性。在同一退火温度下，增大冷却速度，因碳化物来不及聚集和长大，而得到细小而弥散度较大的组织，使硬度偏高，不利于切削加工。冷却速度过小，碳化物容易聚集成较大的颗粒。通常，球化退火保温后，直接缓慢冷却的冷却速度应比普通退火慢些。这种退火方法球化较充分，但生产周期长。适用于截面大的工件及装炉量大的情况。
2)等温球化退火。其加热温度为Ac1+20~30℃，保温后冷却到Ar1-20~30℃，等温一段时间（等温时间取决于等温转变曲线及工件截面尺寸大小），然后随炉冷却至500℃以下出炉空冷。这种方法退火后的组织比较均匀，且易于控制，生产周期较短。
3)周期球化退火。它是将钢在Ac1+10~20℃加热，保温后在Ar1-20~30℃等温一段时间，如此反复进行多次等温球化退火，然后随炉冷至500℃以下出炉空冷。这种方法得到的球状碳化物不够均匀，且操作较麻烦，生产中应用较少，主要用于原始组织为粗片状珠光体的情况。