有機(jī)化合物水溶液是近年來應(yīng)用逐漸增多的淬火冷卻介質(zhì)，它們能減少變形與開裂傾向，并可通過適當(dāng)調(diào)整有機(jī)化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度，配制成符合各種工藝要求的有不同冷卻速度的水溶液。這些水溶液一般都具有無毒、無臭、無煙、不燃及使用安全等特點，是很有前途的一類淬火介質(zhì)。
在這類淬火介質(zhì)中，較常用是的聚乙烯醇水溶液。聚乙烯醇為一種白色或微帶黃色的無毒有機(jī)化合物，是生產(chǎn)維尼綸的原料之一。用作淬火介質(zhì)時，其常用的水溶液質(zhì)嫩分?jǐn)?shù)為0.1％~0.5%,使用溫度為20~45℃,冷卻能力介于油、水之間，并可通過改變有機(jī)化合物的質(zhì)最分?jǐn)?shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用該介質(zhì)時應(yīng)適當(dāng)攪拌或循環(huán)，以改善冷卻效果。
退火是指將鍛件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后級慢冷卻的熱處理工藝。退火的實質(zhì)是將鋼加熱奧氏體化后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變。退火后的組織，對亞共析鋼通常是鐵素體+片狀珠光體；而對共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體。總之，退火組織是接近平衡狀態(tài)的組織。
退火的目的主要有以下幾點：降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。細(xì)化品粒，消除因鑄造、鍛造和焊接后引起的組織缺陷，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作準(zhǔn)備。消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火和均勻化退火等幾種。
完全退火又稱重結(jié)晶退火，它是將鍛件加熱完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。完全退火主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件及熱軋型材，有時也用于它們的焊接構(gòu)件。完全退火不適用于過共析鋼，因為過共析鋼完全退火需加熱到以上，在緩慢冷卻時，滲碳體會沿奧氏體晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，導(dǎo)致材料脆性增大，給最終熱處理留下隱患。
球化返火為使鍛件中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。即將鋼材加熱到AC1以上20~30℃，保溫一段時間，然后緩慢冷卻，得到在鐵素體的基體上均勻分布著球狀或顆粒狀碳化物的組織。球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經(jīng)軋制、鍛造后空冷所得組織是片層狀珠光體與網(wǎng)狀滲碳體，這樣的組織硬而脆，不僅難以切削加工，而且以后淬火過程中也容易變形和開裂。而球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球形顆粒，彌散分布在鐵素體基體上。和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時，奧氏體晶粒不易粗大，冷卻時鍛件變形和開裂傾向小。另外，對于一些需要改善冷塑性變形（如沖壓、冷鐓等）的亞共析鋼有時也可采用球化退火。
由于球化退火只是加熱到略高于AC1的溫度，其奧氏體化是“不完全”的，只是片狀珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網(wǎng)狀碳化物。如過共析鋼有網(wǎng)狀碳化物存在，則必須在球化退火前先進(jìn)行正火，將其消除，這樣才能保證球化退火正常進(jìn)行。
去應(yīng)力退火為去除鍛件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘留應(yīng)力而進(jìn)行的退火。
鍛件中存在的內(nèi)應(yīng)力十分有害，如不及時消除，將使鍛件在加工及使用過程中發(fā)生變形，影響鍛件精度。此外，內(nèi)應(yīng)力與外加載荷疊加在一起還會引起材料發(fā)生意外的斷裂。因此，鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的鍛件應(yīng)采用去應(yīng)力退火，以消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。去應(yīng)力退火的加熱溫度低于相變溫度小，因此在整個處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)力主要是通過鍛件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使鍛件內(nèi)應(yīng)力消除得更加徹底，在加熱時應(yīng)控制加熱速度，一般是低溫進(jìn)爐，然后以100℃/h左右的加熱速度加熱到規(guī)定溫度焊件的加熱溫度略高于600℃，保溫時間視情況而定，通常為2~8h。鑄件去應(yīng)力退火的保溫時間宜取上限，冷卻速度控制在20~50℃/h，冷至300℃以下才能出爐。
再結(jié)晶退火又稱為中間退火。它是指將冷塑性變形加工的鍛件加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時間，通過再結(jié)晶使冷塑性變形過程中產(chǎn)生的晶體學(xué)缺陷基本消失，重新形成均勻的等軸晶粒，以消除形變強(qiáng)化效應(yīng)和殘留應(yīng)力的退火工藝。再結(jié)晶退火就是利用材料冷塑性變形后，加熱時的再結(jié)晶現(xiàn)象，使被拉長、壓扁或破碎的晶粒變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，來達(dá)到消除加工硬化，恢復(fù)塑變能力，以利于進(jìn)一步變形加工的目的。
均勻化退火又稱為擴(kuò)散退火。以減少鍛件化學(xué)成分和組織的不均勻性程度為主要目的，將其加熱到高溫并長時間保持，然后緩慢冷卻的退火工藝。均勻化退火的加熱溫度，一般選在鋼的熔點以下100~2OO℃,通常為1050~1150℃,保溫時間一般為10~15h,以保證擴(kuò)散充分進(jìn)行，達(dá)到消除或減少化學(xué)成分或組織不均勻的目的。由于均勻化退火的加熱溫度高、時間長，晶粒必然粗大。為此，必須再進(jìn)行一次完全退火或正火，使組織重新細(xì)化。
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