正火:别小看这道给钢材“放凉”的工序

我刚进车间当学徒那会,第一次逛热处理工段。老远就闻到一股混着铁锈、煤烟和淬火机油的味道,冲得人睁不开眼睛。当时我指着墙角堆得整整齐齐的一堆红热退下来的钢材问师傅,这堆是啥?师傅擦了擦额头上的汗说,刚正完火,放这凉透了就送机加工。那时候我还纳闷,不就是烧红了拿出来放凉吗?至于叫这么个玄乎的名字?

新手最容易把正火和退火搞混

说实话,刚入门的机械新人,十个有八个分不清正火、退火和淬火的区别。反正都是烧红了再冷,能差到哪去?对吧?我刚学那会也这么想。直到后来亲手废了一块坯料才搞懂。 正火和退火最大的区别,根本不是加热温度差那几十度,是冷却方式。退火是烧透了跟着炉子慢慢降温,少则十几个小时多则两三天。正火不一样,烧到临界温度以上,保温透了直接出炉,扔在空气中自然冷却,快得很。
热处理车间正火钢材出炉现场
热处理车间正火钢材出炉现场
这一快一慢,出来的性能天差地别。退火出来的钢材软,内应力消得干净,但是太费时间,成本高。正火出来的,硬度比退火高一点,晶粒也更细,生产效率高多了。至于淬火那更是两码事,淬火是烧透了扔水或者油里极速冷却,就是为了硬,正火的冷却速度比淬火慢太多,硬度远达不到淬火的水平。

正火最核心的作用,是给后续工序“铺路”

很多人觉得正火就是个可有可无的预备工序,省了也没啥事。那可大错特错。 我们做机械加工的,钢材锻造或者铸造完,内部组织其实乱七八糟。要么晶粒大小不均,要么有大块的反常组织,要么硬度不对。你直接拿去机加工,要么太硬崩了刀头,要么太软粘刀,切出来的表面跟狗啃的一样。要是直接拿去淬火,变形大到你修都修不回来,搞不好直接开裂报废。 正火就是来解决这些问题的。它把原来粗大不均匀的晶粒打碎重结晶,变成细小均匀的组织,还能把硬度调整到刚好适合机加工的范围。就说我们常见的低碳钢,锻造完软得不行,刀切上去粘得满刀都是铁屑,正火提一点硬度,切起来顺得不行,刀头寿命都能长一倍。要是高碳钢,锻造后晶界上会长出网状的硬碳化物,不弄掉直接淬火,很容易从晶界开裂。正火的冷却速度刚好能把这个网状碳化物打碎,给后面的淬火做好准备。
正火处理后钢材均匀晶粒金相组织图
正火处理后钢材均匀晶粒金相组织图

不是所有钢材都需要走正火这一步

不是所有钢材都需要走正火这一步
不是所有钢材都需要走正火这一步
不过话说回来,正火虽好,也不是啥料都要用。 比如很小的零件,本身锻造后的组织就没多大问题,直接机加工也能做,省了这道工序还能省钱。还有一些要求特别高的零件,最终热处理前要用更彻底的退火调整组织,也轮不到正火。 现在很多批量生产的产线,能用到正火的地方其实都挺划算的,毕竟比退火省时间省电费,只要性能满足要求,大家都愿意用。我之前见过一个小加工厂,为了赶交货期省成本,把轴类零件的正火工序直接跳了,锻造完直接粗加工淬火。结果出来一半零件变形超差,废了好几根大坯料,亏的钱比省的工序钱多十倍都不止。 说实话,制造这行,每一道工序存在都有它的道理。你看着只是把钢材烧红拿出来放凉,其实温度多高,保温多久,放在什么地方冷,有没有吹风,都影响最终的性能。昨天我还见新来的学徒蹲在正火料堆旁边摸,说为啥同一块料出来,这边硬那边软?我告诉他,你摸这边靠车间大门,通风好冷得快,当然硬一点。那边堆在里面,通风差冷得慢,就软一点。就差这么点风速,门道就出来了。

作者|制造

排版|制造

审核|阿辰

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文章名称:正火:别小看这道给钢材“放凉”的工序
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