[科普中国]-再结晶退火

简介

再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。

再结晶退火退火是以恢复和再结晶现象为基础，对冷变形纯金属和没有相变的合金，为了恢复它们的塑性而进行的退火。再结晶退火过程中由于恢复和再结晶的结果，内应力消除，显微组织由冷变形的纤维组织转变成细的晶粒状组织，因而金属的强度降低，塑性提高，恢复了塑性变形能力。

特点再结晶退火退火的特点是组织和性能的变化不可逆，只能向平衡的方向转变。再结晶退火温度主要由再结晶温度和工艺性能的要求决定。在再结晶温度以下退火，只能发生恢复过程，除了消除一部分内应力外，冷作(加工)硬化效应大部分被保留，金属的强度降低很少，塑性回复不大。这种退火适于生产半硬制品，叫做“第一类低温退火”。

如果退火温度高于再结晶温度，再结晶过程得以充分进行，金属的强度显著降低，塑性显著提高，这种退火适于进一步变形或生产软制品，叫做“第一类高温退火”。第一类退火的温度规程比较简单，只需标明最高加热温度和保温时间，加热速度和冷却速度影响不大，除了特殊情况外，一般可以不加考虑。铸锭或铸件的均匀化退火，目的是消除成分和组织的不均匀性，是单向不可逆变化，按其特点，也属于第一类退火。1

相关扩展1、相变（重）再结晶退火

这种退火是以合金中的相变或重再结晶现象为基础的，目的是得到平衡组织或改善产品的晶粒组织，与上述再结晶退火不同，其组织和性能是由相变引起的，是可逆的，只要进行适当的加热或冷却，不进行冷加工变形即可重复得到所需的组织和性能。重再结晶退火温度是由状态图或相变温度来决定的，一般约高于相变温度30～50℃，制定退火制度时除考虑加热温度和保温时间外，还要规定加热和冷却速度，尤其是冷却速度对组织性能的影响大，冷却速度必须极其缓慢。2

2、预备退火

这是指热轧板坯退火，热轧温度降低到一定温度后，合金即产生加工硬化和部分淬火效应，不进行退火则塑性变形能力低，不易于进行冷变形j这种退火可属于相变再结晶退火，主要是消除加工硬化和部分时效硬化效应，给冷轧提供必要的塑性。

3、中间退火

这是指两次冷变形之间的退火，目的是消除冷作硬化或时效的影响，得到充分的冷变形能力。

4、成品退火

这是指出厂前的最后一次退火二如生产软状态的产品，可在再结晶温度以上进行退火，这种退火称为“高温退火”。其退火制度可以与中间退火制度基本相同。如生产半硬状态的产品，则在再结晶开始和终了温度之间进行退火，以得到强度较高和塑性较低并符合性能要求的半硬产品，这种退火称为“低温退火”。还有一种在再结晶温度以下进行的退火，目的是利用回复现象消除产品的内应力，并获得半硬产品，称为“去应力退火”。

生产实践存在问题分析当前，国内生产实践中，特别是有些大型的老牌企业，退火设备依然采用箱式电阻炉或箱式油、气炉，装炉量大，升温速度慢。在升温过程中，炉料温差大。这对再结晶退火来说，产生了一个比较严重的问题：料温高的可能已经开始再结晶，而料温较低的仍处于回复阶段，尚未产生再结晶核心。当较低温度的炉料升至再结晶温度，开始再结晶时，较高温度下的炉料，已经完成再结晶，并可能发生二次长大。因此当所有炉料完成再结晶时，处于最先结晶并发生长大的炉料，出现了巨大的再结晶晶粒组织，严重地影响了材料的组织性能，特别是对某些易发生聚集再结晶的合金，最容易出现二次长大的大晶粒组织。3

为此，设备制造人员改进炉型结构，合理布局加热气流；增大风压，提高气流速度；调整装料方式，均匀炉内温度场，借以缩小炉料温差，减小再结晶晶粒尺寸。这能收到一定效果，但不能从根本上解决问题。如航空导管用3A21合金Φ10mm×1 mm管材、汽车散热器用3A21、3003合金小型薄壁管材等采用固定式箱式炉退火，其再结晶晶粒大小和均性差异甚大，有的晶粒达5级以上，有的晶粒却只有1级左右，远远满足不了使用要求。