退火工艺有哪几种类型？关于三大基本类别的指南

虽然有十几种特定的退火工艺，但最好将它们理解为三大基本类别中的变体，而不是一个长长的列表。这些类别的划分取决于金属加热到的峰值温度相对于其临界转变点的位置。工艺的选择完全取决于材料所需的最终性能。

关键在于停止试图记住十几种已命名的工艺。相反，应关注三个核心温度范围——亚临界、临界和超临界——因为这才是真正决定你是仅仅消除应力、形成混合结构，还是对材料性能进行完全“重置”的因素。

退火的三大基本类别

几乎所有命名的退火工艺都根据温度归入这三组之一。理解这些类别是选择正确热处理的基础。

此过程涉及将钢加热到高于其上临界温度 (Ac3)，此时其整个晶粒结构转变为称为奥氏体的均匀状态。然后非常缓慢地冷却。

这是最剧烈的退火形式，有效地充当了冶金学的“重置”。它产生最柔软、延展性最好的状态，具有最低的硬度和最高的内部均匀性。当规范仅要求“退火”而没有限定词时，通常指的是完全退火。

顾名思义，这涉及将材料加热到低于其下临界点 (Ac1) 和上临界点 (Ac3) 之间的温度。然后缓慢冷却。

由于温度未达到完全转变的程度，结果是微观结构是混合的。这是一种专门的工艺，用于在钢内部形成类复合结构，以完全退火无法实现的方式平衡强度、成形性和韧性等性能。

此过程涉及将材料加热到略低于下临界点 (Ac1) 的温度，然后缓慢冷却。

由于温度从未达到相变点，基本的晶粒结构不会改变。主要目的是消除冷加工（如拉拔、冲压或弯曲）过程中产生的内部应力，并恢复一定的延展性。这使得材料在后续的成形操作中更容易加工。

冗长的特定退火名称列表可能会令人困惑。其中大多数只是属于这三个主要类别的工艺的行业术语，通常以其特定目的或方法命名。

这是一种亚临界退火形式。它的名称来源于其目的：在不同冷加工步骤之间在加工过程中软化材料，以使进一步变形能够在不发生断裂的情况下进行。

这是另一种专门的亚临界退火工艺。它涉及在 Ac1 温度以下长时间保持，以促使钢微观结构中的碳化铁形成小的球形颗粒。这种结构极大地提高了高碳钢的机械加工性能。

这个术语指的不是温度范围，而是方法。可以通过在受控气氛（如氮气或氩气）中加热和冷却材料来执行这三种核心工艺中的任何一种，以防止表面氧化，从而获得清洁、无氧化皮的表面。

这是对完全退火的一种更受控的变体。在加热到 Ac3 以上后，零件被快速冷却到低于 Ac1 的特定温度并保持在该温度一段时间，以实现高度均匀的转变。它比简单的慢冷提供更精确的结果，但更复杂且成本更高。

选择退火工艺是平衡相互竞争的材料性能、成本和生产时间的问题。

这是核心的权衡。完全退火可实现最大的柔软度和延展性，但这会以最低的硬度和抗拉强度为代价。相比之下，亚临界退火在消除应力的同时保留了冷加工获得的大部分强度。

冷却速度越慢，保持时间越长，最终产品的柔软度通常就越高。然而，炉内时间成本很高。球化退火或长周期完全退火等工艺可能需要数小时，从而显著增加能源消耗和生产成本。

在任何涉及再结晶（完全或临界）的退火过程中，在温度下保持时间过长会导致新形成的晶粒生长过大。虽然这会进一步增加柔软度，但过大的晶粒会大大降低材料的韧性，并在成形后导致表面光洁度差，这种情况被称为“橘皮效应”。

根据成品的功能要求选择您的退火工艺。

最终，选择正确的退火工艺始于明确定义材料所需最终状态。

类别	温度范围	主要目标	常见命名工艺
完全（超临界）退火	高于上临界点 (Ac3)	最大的柔软度和延展性	完全退火、等温退火
临界退火	在下临界点 (Ac1) 和上临界点 (Ac3) 之间	平衡强度和韧性	临界退火
亚临界退火	低于下临界点 (Ac1)	应力消除和改善成形性	过程退火、球化退火