从本质上讲，完全退火工艺的目的是使金属（通常是钢）尽可能柔软和具有延展性。这种热处理能有效逆转冷加工或锻造等工艺引起的硬化和脆性，释放内应力，并形成均匀、易于加工的微观结构。
完全退火不仅仅是使金属软化；它是一个精确的冶金过程，旨在达到特定的、无应力的平衡状态。通过将钢加热到临界温度以上，然后极其缓慢地冷却，可以形成粗大的珠光体结构，从而提供最大的延展性和可加工性。
核心目标：逆转加工硬化
材料为何会变硬变脆
当金属在室温下进行机械成型（称为冷加工）时，其内部晶体结构或“晶粒”会发生扭曲和应变。
这个过程称为加工硬化，它提高了材料的硬度和强度，但会显著降低其延展性，使其变脆，并在进一步加工时容易开裂。
达到最大柔软度的目标
采用完全退火是为了完全消除加工硬化的影响。
主要目标是将材料的微观结构“重置”到最柔软、最具延展性和无应力的状态。这使得金属更容易加工、成型或塑形而不会发生失效。
完全退火背后的机理
加热到临界温度以上
该过程始于将钢加热到特定温度，通常远高于 723°C (1333°F)，进入其晶体结构完全转变为称为奥氏体的相的区域。
在这种奥氏体状态下，先前扭曲的晶粒结构被完全消除，形成均匀的固溶体。
极其缓慢冷却的重要性
这是完全退火的决定性步骤。材料被非常缓慢地冷却，通常是通过简单地关闭熔炉，让其在许多小时甚至几天内冷却。
这种受控的缓慢冷却速率为原子提供了充足的时间重新排列成高度有序和粗晶粒的微观结构。
所得的微观结构
当钢缓慢冷却时，奥氏体会转变为铁素体（纯铁）和珠光体（铁素体和碳化铁的分层结构）的混合物。
这种粗大的铁素体和珠光体结构是稳定的，内应力非常低，对应于该钢材的最低可能硬度和最高可能延展性。
理解权衡
时间和成本
完全退火的主要缺点是它是一个极其漫长且昂贵的过程。缓慢炉冷的要求意味着熔炉将被占用很长时间，导致能源消耗高和产量低。
与正火的比较
正火是一种类似的热处理，其中钢材被加热到奥氏体范围，但随后在静止空气中冷却。这种更快的冷却速率成本更低、耗时更少。
退火与正火性能对比
空冷（正火）产生的晶粒结构比完全退火的粗晶粒更细、更均匀。
因此，正火零件比完全退火的零件更硬、更强、韧性更好。完全退火提供最大的柔软度，而正火提供更均衡的机械性能组合。
为您的目标做出正确的选择
您在完全退火和其他处理之间做出的选择完全取决于下一个制造步骤或最终应用所需的性能。
- 如果您的主要重点是最大的可加工性或广泛的冷成型： 选择完全退火，因为它能产生最柔软的状态，从而减少刀具磨损并防止在剧烈变形过程中开裂。
- 如果您的主要重点是提高韧性并释放应力： 考虑正火，因为它是一个更经济的过程，可以提供具有良好强度和延展性平衡的精细晶粒结构。
- 如果您的主要重点是降低已硬化零件的脆性： 您需要回火，这是一个在淬火后进行的低温过程，以提高韧性。
最终，控制材料的最终性能取决于理解热量和时间如何从根本上重塑其内部结构。
总结表：
| 关键方面 | 完全退火 | 正火 |
|---|---|---|
| 主要目标 | 最大的柔软度和延展性 | 均衡的强度和韧性 |
| 冷却速率 | 极其缓慢（炉冷） | 较快（空冷） |
| 所得结构 | 粗大的珠光体和铁素体 | 细小、均匀的晶粒结构 |
| 最适用于 | 剧烈的冷成型、机加工 | 应力释放、一般韧性 |
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