2-3 球化退火的作用

球化退火是碳素工具钢（SK）、合金工具钢（SKS）和轴承钢（SUJ）必不可少的热处理。此外，对韧性要求更高的重要安全部件采用球化退火机械结构钢。然而，球化退火的作用在工具钢和轴承钢和机械结构钢之间是不同的。

球化退火采用多种方法进行，根据钢种和预结构情况采用更佳方法。主要的球化退火方法如图1（A）至（C）所示。

图1 主要球化退火方法的种类

长时间加热至刚好低于转变点Ar 1的温度。对冷加工产品、硬化产品、正火产品特别有效。此外，虽然加工时间长，但通过将硬化品在高温下长时间回火，可以获得比其他方法更柔软的加工品。

在转变点Ac1正上方和Ar1正下方重复加热和冷却后，将其缓慢冷却。此时的现象是在高于相变点Ac 1的温度下进行渗碳体分裂，在低于Ar 1的温度下进行球化。这种方法控制繁琐，很少用于大型熔炉的工业规模。

加热至760～780℃后，冷却至700～720℃，在该温度下保持数小时，缓慢冷却至650℃，然后空冷。它可用于工具钢和轴承钢以及机械结构钢，并且易于控制，因此更常用于工业规模。

在所有这些方法中，如果过共析钢中存在先共析渗碳体（初始共析Fe3C），它就不能球化，因为它直到更后的过程才发生变化。在这种情况下，如前文所述，需要进行正火作为预处理，以将质子化的 Fe3C 溶解在固溶体中。

机械结构钢球化退火的作用是提高加工性和韧性。因此，在冷轧中进行头部加工和轧制的螺栓，以及进行深冲和冷锻的结构件中，不可避免地使用球化退火材料。

工具钢和轴承钢在完全退火时，沿晶界生成大量的先共析渗碳体(pro-etectoid Fe 3 C)和层状排列的板状Fe 3 C，性变差。而且，这种板状的Fe 3 C比球状的Fe 3 C更容易因淬火而过度溶解，从而引起淬裂和淬火变形，其淬火和回火后的力学性能也很脆弱。为了解决这些问题，工具钢和轴承钢在出售前总是进行球化和退火处理。

例如，机械结构合金钢（SCM435）和轴承钢（SUJ2）的微观组织如图2所示，在球化退火产品的微观组织中，铁素体组织中存在细小的球形渗碳体（Fe3C） . 它正在沉淀。另外，如图3所示为机械组织用球化退火碳钢的显微组织，如果球化不充分，则存在大量的板状Fe3Cs。

图2 SCM435和SUJ2的球化退火显微组织

图3 球化退火机械结构绳的球化缺陷实例