退火、退火和退火教科书｜类型、目的和绘图说明说明

这里容易被误认为是淬火的是金属热处理是退火注释

以前，我知道“退火”、“徐缓退火”和“退火”这些词，但直到最近我才开始了解它们的多样化种类，以及与这些词发音相似的“磨合未能清楚说明与这些热处理在目的和工艺上都截然不同，选择不当会严重影响后续工序的成败和产品质量。做。

许多信息网站分别介绍了退火的种类和目的。但很少有网站能就这些退火工艺如何在整个制造流程中相互协作，以及如何影响设计者的决策，进行连贯的阐述。

本文首先深入探讨退火、退火、退火的基本目的及其对金属组织的影响，然后在此基础上展开介绍具体的种类、优缺点。最后，将一站式讲解作为设计者最重要的 JIS 标准及正确的图纸标注方法。阅读完本文，您应该能够自信地选择合适的热处理方式并在图纸上进行标注。

尚本文档中，将“（退火・退火・退火）”记载为“退火（退火）”。していきます。

【退火（焼きなまし）的种类】与【正火】的区别

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钢的硬化淬火这也许可以理解为目的完全相反的处理。

因为经过锻造、轧制、焊接等加工处理的金属材料内部会积累肉眼看不见的“应力”，并且晶体组织也处于不均匀的状态。在此状态下进行切削加工等，会导致刀具刃口过早磨损，或在加工中及加工后出现意想不到的变形。

直截地说，退火是消除金属的“疲劳”和“应变”，使其变得柔软易于加工，以便进行后续工序的一种工序。主要目标有三大项可以分为

更多退火不仅用于优化机械性能，还用于优化某些物理性能。其典型范例是，为了最大限度地发挥出用于马达磁芯和变压器等的软磁性材料的性能的“磁气退火。这是通过热处理使加工退化的磁性恢复的特殊退火。

主要退火工艺比较

退火有多种类型，每种类型都有其独特的目的和工艺。下表汇总了主要退火类型，以便设计人员能够快速选择合适的工艺。

退火（焼鈍）による金属组织变化

退火（烧制退火）改变材料性能的秘诀在于热处理循环中金属内部原子水平发生的组织变化。 这个过程主要经历“回复”、“再结晶”和“晶粒长大”三个阶段。

首先，在加热过程的初始阶段，相对较低的温度下会发生“回复”。这是由于冷加工等引起的晶格畸变（位错）更容易在获得热能后移动，通过重新排列来缓解内部应力的现象。

当温度进一步升高时，接下来会发生“再结晶”。这是一个过程，其中没有应变的新的晶核从有应变的旧晶粒中产生并生长。通过这些新的晶粒取代旧的组织，加工硬化的材料会恢复延展性并显着软化。

而且，在重结晶结束后仍然保持高温，会进入新形成的晶粒相互合并、生长得更大的“晶粒长大”阶段。

退火的最大特点是引起这些组织变化后的“冷却方法”。原则上，关闭用于加热的炉子的电源，并在炉子中缓慢且花费时间地冷却。炉冷（徐冷）进行。这种非常缓慢的冷却速度之所以能够让原子有足够的时间过渡到最稳定的排列，从而形成最柔软、最稳定的组织（例如，钢材中的铁素体和珠光体组织），是其中的关键。

降低材料硬度的效果

退火处理最显著的效果是材料的硬度大大降低，取而代之的是延展性和韧性等“韧性”的提高。这可以认为是机械性能的一种权衡关系。

例如，一项研究数据显示，与未处理的钢材相比，退火处理后的材料的抗拉强度降低了约 23%，布氏硬度（HB）降低了约 35%。 这种软化正是后处理工序中可加工性得到极大改善的原因。 硬度降低后，切削刀具的刀刃更容易切入材料，切削阻力减小。 这不仅抑制了刀具的磨损并延长了其寿命，还提高了加工表面的光洁度，更容易实现高尺寸精度。

另一方面，虽然硬度和强度会降低，但材料断裂前的伸长能力“延展性”以及抵抗冲击的能力“韧性”却会显著提高。这使得材料不易开裂，并能够通过压制等工艺成形为复杂形状。退火不仅能使材料软化，还能使后续加工顺利进行，提高产品的可靠性。优化机械性能平衡的处理なのです。

应力消除以提高可加工性

在铸造、焊接、大规模切削加工等对材料施加大量热量或力的过程中，材料内部会积累一种看不见的力，称为“残余应力”。这种残余应力是一个威胁产品质量的棘手问题，如果不加以处理，可能导致零件在加工或使用过程中发生“尺寸变形”，最坏的情况甚至会导致开裂。

这个问题的最有效解决办法是应力消除退火。该处理也被称为低温退火，其目的是在不显著改变材料组织的情况下，精确地消除内部累积的应力。

具体而言，对于钢，在低于组织开始发生转变的转变点（通常为450-700℃）的温度下进行加热。在此温度范围内，原子能够活跃地移动，促进晶体格子错位重新排列的“回复”现象，从而缓解应力。

尤其是，对于要求高尺寸精度的精密机械框架以及焊接组装的复杂结构，应力消除退火都是必不可少的工序。。在最终精加工之前进行此处理，可最大限度地减少加工后的变形，确保产品在很长一段时间内都能保持其设计的形状和精度。可以说，这是一个确保产品可靠性的重要质量控制过程。

关于特殊的辉光退火

在普通大气中进行退火，钢材表面会与空气中的氧气发生反应，形成“酸化スケール就会被一层称为“黑膜”的黑色膜覆盖。这不仅会损害产品的外观，还会导致后续需要额外的工作和成本来去除。

解决这个课题的是“光辉退火”（Kōki Shōdon）。这是一种在充满不含氧气的特殊气氛气体（例如氢气、氮气、氩气等）的炉子中进行热处理的技术。通过严格控制炉内气氛，可以防止金属表面在加热过程中氧化，并在处理后保持金属原本的美丽光泽。

辉光退火的最大优点是不会产生氧化皮，因此可以大幅减少或省略处理后的酸洗、抛光等后工序。这能大大缩短制造周期和降低总成本。

此外，这项技术还可以广泛应用于要求外观美观的不锈钢产品和对表面清洁度要求高的精密电子元件等领域。更重要的是，它还可以同时在炉内对零件进行“钎焊”和退火处理，从而大幅提高生产效率。

就这样，光亮退火是一种附加值很高的热处理技术，能够兼顾功能性和美观性。

退火（焼鈍）的优点和图纸指示

退火的优点和缺点

退火（焼きなまし）虽然有很多优点，但设计者也需要理解其缺点和注意事项，并进行综合判断。

好处

首先，如前所述，退火（退火）的主要优点可归纳为以下三点。

• 加工性改进：材料变软，使得切削和冲压加工更容易，这直接有助于延长刀具寿命和提高生产效率。
• 尺寸稳定性保证：通过消除残余应力，可以防止零件在加工过程中或随着时间的推移而变形，从而在长期内保持产品尺寸精度。
• 提高可靠性：通过使不均匀的组织均质化，消除材料特性的差异，稳定产品性能，提高可靠性。

案例研究：优势得以发挥的场景

• 提高加工性：考虑从S45C锻造坯料切削出复杂形状的零件。如果直接从锻造后的硬质材料开始加工，铣刀等切削刀具会很快磨损，需要频繁更换。加工表面也容易粗糙，要获得尺寸精度会很困难。此时，如果在加工前指示进行“完全退火”，材料会变软，切削会异常顺畅地进行。结果，可以获得降低刀具成本、缩短加工时间以及稳定质量的巨大优势。
• 确保尺寸稳定性：试想一个由多块钢材焊接而成的精密机械大型框架。如果在焊接后产生了较大的残余应力，然后用铣床精密加工基准面。虽然加工完成后能满足要求的精度，但随着时间的推移，应力会逐渐释放，导致整个框架发生微小的变形。这对于产品来说是致命的缺陷。为了防止这种情况，在精加工之前进行“应力消除退火”，可以预防日后的变形风险，确保长期的尺寸稳定性。

缺点和预防措施

另一方面，以下几点也必须考虑：

• 时间与成本：与其它热处理相比，特别是炉内缓慢冷却的完全退火，处理时间更长，能源成本也更高。
• 表面质量下降：如前所述，普通的大气炉会在表面产生氧化皮。为了避免这种情况，需要光亮退火等特殊设备。
• 尺寸变化：在防止应力松弛引起的变形的同时，由于热处理本身的加热和冷却循环，零件的整体尺寸可能会发生微小变化。
• 部件间的焊接：在一次处理多个部件时，存在部件在高温下接触面粘连的“焊接”风险。

案例研究：因缺点而失败的例子

• 时间和成本：如果对后道工序简单、小批量生产的零件，不考虑成本而习惯性地指示进行“完全退火”，那么由于热处理规格过高，就会产生不必要的成本和交付期。在这种情况下，根据材料的初始状态，或许可以省略退火，或者采用更便宜的热处理即可。是否需要热处理，始终要以总成本来判断，这一点很重要。
• 尺寸变化：这是对要求高精度的重型基板进行焊接后消除应力退火处理的案例。设计者未考虑热处理引起的收缩，因此未留有足够的加工余量。结果，退火后整体出现轻微收缩，导致重要的孔距超出公差，昂贵的零件成了废品。
• 零件焊接：出于降低成本的目的，将大量薄板冲压件堆叠在一起进行了一次退火处理，但许多零件在接触面上发生了焊接。无法一块一块地剥开，大部分都被报废了。这主要是因为在处理前未与热处理供应商充分沟通处理方法（如堆叠方式、是否使用防焊剂等）。

在理解了这些缺点后，设计人员被要求在零件的质量要求和成本之间取得平衡，从而选择最佳的热处理工艺。

符合JIS标准的という熱処理

为了将设计者的意图准确地传达给生产现场，使用标准化的通用语言是不可或缺的。在热处理方面，发挥这种作用的就是JIS（日本工业标准）。

退火（焼なまし）和正火的基本规定在“JIS B 6911 钢铁的正火及退火加工”中已经规定。设计师通过在图纸上使用符合本标准的符号进行指示，可以避免热处理供应商之间因理解不一致而产生偏差，从而确保预期的质量。

JIS规定的主要退火种类及符号如下：

顺带一提，目前JIS（日本工业标准）采用“焼なまし”作为正式术语，但由于长久以来的习惯，“焼鈍”一词也被广泛使用。在某些场合，会将完全退火称为“退火”，将应力消除退火称为“回火”，为避免混淆，将符号和目的并列写出会很有帮助。

正确图纸标注的要点

技术图纸是向制造现场准确传达设计师意图的唯一通用语言。热处理指令不明确，可能会直接导致性能不足或制造问题。仅仅在图纸上写“退火”是完全不够的。

为确保指示清晰无误，务必在图纸的标注栏等处注明以下三项要素。

1. 处理方法（什么）：使用JIS符号明确指定进行哪种类型的退火。例如，表述为“进行完全退火 (HAF)”。这样，处理的目的就能传达给供应商。
2. 适用规范（依据何种规则）：“依据 JIS B 6911”等，明确规定处理依据的规范。此举有助于明确质量保证的标准。
3. 要求品质（如何才算好）：这是最重要的项目。定义热处理后工件应达到何种状态，用具体的物理特性来描述。通常使用硬度，并以布氏硬度或洛氏硬度的“范围”来指定，例如“处理后硬度：156～217 HBW”。指定范围而不是单一数值，可以容忍制造中的合理波动，并实现切实的质量管理。

图纸说明填写示例

热处理：依据 JIS B 6911 标准进行完全退火（HAF）。处理后硬度：156～217 HBW。

通过这样将目的（处理方法）和结果（要求质量）配套指示，热处理商可以调整最佳的处理条件来满足这些要求，设计者也能确保获得意图中的零件质量。

选择最佳的退火/淬火

本文综合阐述了机械设计者应了解的退火基础知识、退火类型、性能变化以及实际图纸标注方法。最后，总结了选择最佳热处理方法的要点。

• 退火是一种热处理，可以软化材料并改善其可加工性
• 淬火的目的是截然相反的处理
• 主要目标是“软化”、“消除内部应力”和“组织均匀化”这三个。
• 过程按照“恢复”、“再结晶”、“晶粒长大”的阶段进行
• 最大の特徴は炉の中でゆっくり冷やす「徐冷」にある
• 硬度降低的同时延性和韧性提高
• 残余应力会导致尺寸偏差和开裂，因此应力消除退火是有效的
• 应力消除退火在低于相变点的低温下进行
• 为防止表面氧化，光亮退火是合适的。
• 光亮退火有可能通过减少后续工序来降低总成本。
• 其缺点包括时间、成本、尺寸变化和焊接风险。
• 热处理指示应以符合 JIS B 6911 为基本
• 图纸应明确“处理方法”、“适用标准”和“要求质量（硬度范围）”。
• 含糊的图纸指示是质量问题的根源
• 明确目的并选择合适的退火类型是关键

上图