球化退火(spheroidizeannealing)

將鋼中珠光體內(nèi)的片層狀滲碳體和先共析滲碳體轉(zhuǎn)化為均勻分布于鐵素體基體上的球狀或粒狀碳化物以獲得球狀珠光體的熱處理方法，是不完全退火的一種。因為片狀滲碳體表面積大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，硬度比較高，切削加工后零件的表面粗糙度高，淬火過程中工件容易變形和開裂。而球狀碳化物有最小界面，能量最低，處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，硬度低，切削性能好，韌性高，冷加工能力大，淬火時工件不易變形和開裂。因此，碳素工具鋼、一部分合金工具鋼和滾珠軸承鋼鋼材都應(yīng)經(jīng)過球化退火才能交貨。根據(jù)鋼種和退火目的，球化退火可分以下幾種：

(1)普通球化退火，即將鋼加熱到730～740℃保溫足夠時間，然后以小于20℃／h的速度緩冷到650℃出爐。這種退火工藝適用于共析成分附近的碳素工具鋼。

(2)周期球化退火，也叫循環(huán)退火。它是在A。點附近的溫度反復(fù)進行加熱和冷卻，一般進行3～4個周期，使片狀珠光體在幾次溶解一析出的反復(fù)過程中，碳化物得以球化。該工藝生產(chǎn)周期較長，操作不方便，難以控制，適用于片狀珠光體比較嚴重的鋼。

(3)等溫球化退火。一般加熱到800±l0℃，保溫后快冷到700±10℃(A₁附近)再進行較長時間保溫，之后，以30～50℃／h的速度冷卻到600℃出爐。一般軸承鋼多采用此工藝。

(4)變形-球化退火。將塑性變形與球化退火工藝結(jié)合在一起，由于塑性變形的作用，鋼內(nèi)位錯密度和畸變能增加，促使片狀碳化物在退火時加速溶斷和球化，從而加快球化速度，縮短球化退火時間。根據(jù)變形制度的不同，又可分為：(1)將鋼材加熱到A_cm和A_c1，之間的溫度進行塑性變形，然后冷卻到稍低于A_c1，溫度進行球化退火；(2)鋼材在高溫終軋后快冷到一定溫度后直接進行等溫處理的球化退火；(3)鋼材冷變形后加熱到稍低于A_c1，溫度而進行的球化退火。

球化退火的加熱溫度是影響球化程度完全與否的關(guān)鍵因素。加熱溫度選擇合適，既能保證片狀珠光體消失，又能保留一部分未完全溶于奧氏體的碳化物，作為球化核心，最終形成較粗大的顆粒狀碳化物的正常球化組織。奧氏體化溫度很高時，碳化物全部溶解并均勻化，冷卻后總是得到片狀球光體。冷卻速度直接影響狀碳化物顆粒的大小和均勻性。冷卻太快，碳化物顆粒太細，并有形成片狀碳化物的可能，使硬度偏高。冷卻過慢時碳化物顆粒又過于粗大。

球化前的珠光體細薄、碳化物細小而分散時，經(jīng)形變熱處理而得到的退化珠光體組織等最易于球化，并能縮短球化時間，提高球化質(zhì)量和鋼的疲勞壽命。