退火有关知识

《退火有关知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《退火有关知识（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、科技名词定义中文名称： 退火英文名称： annealing定义1： 将金属构件加热到高于或低于临界点，保持一定时间，随后缓慢冷却，从而获得接 近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。所属学科： 电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）定义2： 将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。所属学科：机械工程（一级学科）；机械工程（2）_热处理（二级学科）；整体热处理（三级学 科）定义3：（1）热变性核酸或蛋白质经缓慢降温后的复性过程。（2）两条单链多核苷酸通过互补 碱基之间的氢键形成双链分子的过程。可发生在同一来源或不同来源核酸链之间， 可以形成双链DNA

2、分子、双链RNA或DNA-RNA杂交分子。所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；总论（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适 宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂 纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。目录简介退火的目的退火方法工艺其它相关在半导体技术中也常常采用退火技术简介退火的目的退火方法工艺其它相关在半导体技术中也常常采用退火技术展开编辑本段简介退火定义将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时 间，然后以适宜速度冷却（通常是缓慢 冷却，有

3、时是 控制冷却）的一种金属热处理 工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加 工的材料或工件软化，改善 塑性和韧性，使 化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺 随目的之不同而 有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀 化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶 退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。1、金属工具使用时因受热 而失去原有的硬度2、把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定时间后，使缓慢冷却。退火可 以减低金属硬度和脆性，增加可塑性。也叫焖火。编辑本段退火的目的（1）降低硬度，改善切削加工性；（2）消除残余应力，稳定尺 寸，减少变形与裂纹倾向；（3）细化晶粒，调整组织，消

4、除组织缺陷。在生产中，退火工 艺应用很广泛。根据工件要求退火的 目的不同，退火的工艺规 范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和 去应力退火等。编辑本段退火方法退火的一个最主要工艺参数是最高加热温 度（退火温度），大多数合金的退火加 热温度的选择 是以该合金系的相图为基础的，如碳素钢以铁碳 平衡图为基础（图1）。 各种钢（包括碳素钢及合金钢）的退火温度，视 具体退火目的的不同而在各该 钢种的 Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固 相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某 一温度。重结晶退火应用于平衡加热和冷却时有固态相变（重结晶）发生的合金。其退火温度

5、为各该合金的相变温度区间以上或Ji.、癡卫皆丸kIhfi* $j *Lt退火以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中 各发生一次相变 重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是：缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （共析钢或过共析钢）以上3050C，保持适当时间，然后缓慢 冷却下来。通过加热过 程中发生的珠光体（或者还有先共析 的铁素体或渗碳体）转变 为奥氏体（第一回相变重结晶）以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结晶， 形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体（或者还有先共析铁素体或渗碳体）。退 火温度在Ac3

6、以上（亚共析钢）使钢发生完全的重结晶者，称为完全退火，退火温度 在Ac1与Ac3之间（亚共析钢）或Ac1与Acm之间（过共析钢）,使钢发生部分的重结 晶者，称为不完全退火。前者主 要用于亚共析钢的 铸件、锻轧件、焊件，以消除组织 缺陷（如魏氏组织、带状组织等），使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性 。 后者主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件。此种锻、轧件若锻、轧后的冷 却速度较大时，形成的珠光体较细、硬度较高；若停锻、停轧温度过低，钢件中还有 大的内应力。此时可用不完全退火代替完全退火，使珠光体发生重结晶，晶粒变细， 同时也降低硬 度，消除内应力，改善被切削性。此外，退火温度在A

7、c1与Acm之间的过 共析钢球化退火，也是不完全退火。重结晶退火也用于非铁合金，例如钛合金于加热和冷却时发生同素异构转变，低 温为a相（密排六方结构），高温为B相（体心立方结构），其中间是“ a + B ” 两相区，即相变温度区间。为了得到接近平衡的室温稳定组 织和细化晶粒，也进行重 结晶退火，即缓慢加热 到高于相变温度区间不多的温 度，保温适当时间，使合金转变 为B相的细小晶粒；然后缓慢冷却下来，使B相再转变为a相或a + p两相的细 小晶粒。等温退火应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。对钢来说，是缓 慢加热到Ac3 （亚共析退火钢）或Acl （共析钢和过共析钢）以上不多

8、的温度，保温一段时间，使钢奥氏体化， 然后迅速移入温度在A1以下不多的另一炉内，等温保持直到 奥氏体全部转变为片层 状珠光体（亚共析钢还有先共析铁素体；过共析钢还有先共析渗碳体）为止，最后以 任意速度冷却下来（通常是出炉在空气中冷却）。等温保持的大致温度范围在所处理钢 种的等温转变图上A1至珠光体转变鼻尖温度这一区间之内（见过冷奥氏体转变图）； 具体温度和时间，主要根据退火后所要求的硬 度来确定（图2）。等温温度不可过低 或过高，过低则退火后硬度偏高；过高则等温保持时间需要延长。钢的等温退火的目 的，与重结晶退火基本相同，但工艺操作和所需设备 都比较复杂，所以通常主要是应用 于过冷奥氏体在珠光

9、体型相变温度区间转变相当缓慢的合金钢。后者若采用重结晶退 火方法，往往需要数十小时，很不经济；采用等温退火则能大大缩短生产周期，并能 使整个工件获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来 用。例如，若让空冷淬硬性合金 钢由高温空冷到室温时，当心 部转变为马氏体之时， 在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹；若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程 中放入700C左右的等温炉内，保持等温直到珠光体相变完成后，再出炉空冷，则可 免生裂纹。含B相稳定化元素较高的钛合金，其B相相当稳定，容易被过冷。过 冷的B 相，其等温转 变动力学曲线（图3）与钢的过冷奥氏体等温转变图相 似。为了缩短重

10、 结晶退火的生产周期并获得更细、更均匀的组 织，亦可采用等温退火。均匀化退火亦称扩散退火。应用于钢及非 铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的 铸锭或铸件的一种退火退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金 的固相线温度以下的某一较高温 度，长时间保温, 然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金 中的元素发生固态扩散，来 减轻化学成分不 均匀性（偏析），主要是减轻晶粒尺度 内的化学成分不均匀性（晶内 偏析或称枝晶偏 析）。均匀化退火温度所以如此之高，是为了加快合金元素扩散，尽 可能缩短保温时 间。合金钢的均匀化退 火温度远高于Ac3，通常是10501200C。非铁合金锭进行均 匀化退火的温 度一般

11、是“0.95X固相线温度（K）”，均匀化退火 因加热温度高，保温时 间长，所以热能消耗量大。球化退火只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度 在A1上下周期变化，然后缓冷 下来。目的在于使珠光体内的 片状渗碳体以及先共析 渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中（这种组织称为球化珠光体）。具有这 种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。对工具钢来说，这种 组织是淬火前最好的原始组织。编辑本段 工艺球化退火的具体工艺（图4）有：普通（缓冷）球化退火（图 4a），缓冷适用于多数钢种，尤其是 装炉量大时，操作比较 方便，但生产周期长；等温球化退火（图

12、 4b ），适用于多数 钢种，特别是难于球化的钢以及球化质量要 求高的钢（如滚动轴承钢）；其生产周期 比普通球化退火短，不过需要有能够控制共析转变前冷却速率的炉子；周期球化退 火（图4c），适用于原始组织为片层状珠 光体组织的钢，其生产周期 也比普通球化退 火短，不过在设备装炉量大的条件下，很难按控制要求改变温度，故在生产中未广泛 采用；低温球化退火（图4d），适用于经过冷形变加 工的钢以及淬火硬化过的钢（后 者通常称为高温软化回火）;形变球化退火，形变加工对球化有加速作用，将形变 加工与球化结合起来，可缩短球化时间。它适用于冷、热形变成形的钢件和钢材（如 带材）（图4e是在Acm或Ac3与A

13、c1之间进行短时间、大形变量的热形变加工者； 图4f是在常温先予以形变加工 者；图4g是利用锻造余热进行球化者）。再结晶退火工艺应用于经过冷变形加工的金属及合金的一 种退火方法。目的为使金属内部组织变 为细小的等轴晶粒，消除形变硬化，恢复金属或合金的塑性 和形变能力（回复和再结 晶）。若欲保持金属或合金表 面光亮，则可在可控气氛的炉中或真空炉中进行再结晶 退火。去除应力退火铸、锻、焊件在冷却时由于各部位冷却速度不同而产生 内应力， 金属及合金在冷变形加工中以及工件在切削加 工过程中也产生内应力。若内应力较大而未及时予以去除，常导致工件变形甚至 形成裂纹。去除应力退火是 将工件缓慢加热 到较低温

14、度（例如，灰口铸铁是 500550C，钢是500650C ），保温一段时间，使 金属内部发生弛豫，然后缓冷下来。应该指出，去除应力退火并不能将内应力完全去 除，而只是部分去除，从而消除它的有害作用。还有一些专用退火方法，如不锈耐酸钢稳定化退火；软磁合金磁场退火；硅钢片 氢气退火；可锻铸铁可锻化退火等。编辑本段其它相关将工件加热到预定温度，保温一定的时间后缓慢冷却的金属热处理工艺。退火的 目的在于：改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺 陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。软化工件以便进行切削加工。细化晶粒， 改善组织以提高工件的机械性能。为最终热处理（淬火、回火）作好组

15、织准备。常 用的退火工艺有：完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力 学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30 50C，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可 使钢的组织变细。球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻 压后的偏高硬度。将工件 加热到钢开始形成奥氏体的温度以上2040C，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光 体中的片层状 渗碳体变为球状，从而降低了 硬度。等温退火。用以降 低某些镍、铬 含量较高的合 金结构钢的高硬度，以进行 切削加工。一般先以较快速 度冷却到奥氏体 最不稳定的温 度，保温适当时间，奥氏体 转变

16、为托氏体或索氏体，硬度 即可降低。 再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬 度升高、 塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50150C，只有这样 才能消除加工硬化效应使金属软化。石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变 成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加 热到950C左右，保温一定时间后适 当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。扩散退火。用以使合金铸件化学成分均 匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的 温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。去应力退火 用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢

17、铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以 下100200C，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。退火 为了消除塑料制品的内应力或控制 结晶过程，将制品加热到适当的温度并 保持一定时间，而后慢慢冷却的操作。退火 annealing加热使DNA双螺旋解开，在一定的条 件下，两条互补的单链依靠 彼此的碱基配对 重新形成双链DNA的过程，亦即复性过程。热变性的DNA单链在缓慢冷却过程中可以 达到很好的退 火。退火的两条单链可以来 自同一个双链的DNA分子，也可以来自不同 的DNA分子。退火是变性的逆转过程，它受温 度、时间、DNA浓度、DNA顺序的复杂性等因素的影 响。如PCR反应中引物与模板DNA的退火，

18、核酸杂交中探针与 被检DNA 的退火。编辑本段在半导体技术中也常常采用退火技术半导体芯片退火半导体芯片在经过离子注入以后就需要退火。因为往半导体中注入杂质 离子时， 高能量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子发生位移，结果造 成大量的空位，将使得注入区中的原子排列混乱或者变成为非晶区，所以在离子注入 以后必须把半导体放在一定的温度下进行退火，以恢复晶体的结 构和消除缺陷。同时， 退火还有激活施主和受主杂质的功能，即把有些处于间隙位置的杂质 原子通过退火而 让它们进入替代位置。退火的温度一般为200800C，比热扩散掺杂的温度要低得多。蒸发电极金属退火蒸发电极金属以后需要进行退火，使得半导体表面与金属能够形成合金，以接触 良好（减小接 触电阻）。这时的退火温度要选 取得稍高于金属-半导体的共熔点（对 于Si-Al合金，为570度）。