去應力退火工藝能夠改善構(gòu)件的組織和性能，消除加工過程中的殘余應力，提高構(gòu)件的力學性能和幾何尺寸的穩(wěn)定性已廣泛應用于機械和材料加工制造行業(yè)。溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度是影響去應力退火效果的主要因素，根據(jù)構(gòu)件的特點和要求的力學性能設計去應力退火工藝參數(shù)。本文根據(jù)金屬材料的基本特性，研究了去應力退火工藝參數(shù)的基本原則。

在機械和材料加工過程中，工件會出現(xiàn)不同程度的殘余應力，殘余應力產(chǎn)生的原因是復雜的，產(chǎn)生的狀況是多方面的，既有組織結(jié)構(gòu)不均勻的內(nèi)生原因，又有加工作用的外在因素。殘應力的存在一方面會影響工件的屈服強度，另一方面又會在制造過程中或制造后使工件的加工精度發(fā)生變化。殘余拉應力影響工件的疲勞強度、屈服極限、應力腐蝕等力學性能，在工件的使用過程中，所發(fā)生的破壞事故，除了工件的材料和結(jié)構(gòu)強度外多數(shù)是由于殘余應力影響而造成的。因此，熱處理網(wǎng)(http://rechuli.chvacuum.com/)認為殘余應力的消除對于確保工件的加工精度、安全性、可靠性有著十分重要的意義。

1、溫度。

去應力退火最重要的是溫度，殘余應力因塑性變形或蠕變變形而產(chǎn)生松弛就依賴于溫度，因此溫度的選取就極為重要。適宜的去應力退火溫度與材料成分有關，溫度的選擇一般根據(jù)GB/T16923-2008 中鋼件的正火與退火工藝規(guī)范的選擇，去應力退火溫度為：Ac1-(100 ～ 200) ℃，一般采用550 ～ 650 ℃。一般認為去應力退火消除應力與蠕變和應力松弛現(xiàn)象有密切的關系，材料的屈服應力是隨著加熱溫度的增加而下降的，因此在加熱時，該溫度下的殘余應力一旦超過此時的屈服應力，就會發(fā)生塑性變形，殘余應力將會因這種塑性變形而有所緩和。

去應力溫度是影響去應力效果的重要因素，一般是依靠高溫條件下材料強度的降低來實現(xiàn)消除應力的目的，溫度越高，殘余應力消除越徹底。對強度、硬度要求較高的工件，在550 ～ 650 ℃去應力退火時，應力消除的同時強度與硬度也降低。為保證工件的機械性能，同時最大限度地消除殘余應力，可以選擇低于去應力退火工藝規(guī)范的溫度退火，這時的殘余應力低于該溫度下的屈服應力。

2、保溫時間。

保溫時間是去應力退火工藝的另一個重要參數(shù)，較短的保溫時間使殘余應力得不到松弛和釋放，沒有達到消除殘余應力的效果和目的；較長的保溫時間不僅設備的利用率降低，同時是對能源的極大浪費，提高了加工成本。在不同的保溫溫度下，溫度越高，殘余應力消除的越徹底；在相同的保溫時間下，溫度越高，殘余應力消除越快;在一定的保溫溫度下，由于加熱工件使屈服應力降低而發(fā)生塑性變形，殘余應力開始快速下降，2 h 后殘余應力下降速率明顯放緩，這時殘余應力比該溫度下屈服應力低。因此去應力退火保溫時間一般選擇3 ～ 5 h，非特定情況下，保溫時間長則無益。

3、不同溫度下的保溫時間。

由于要保證工件材料的硬度，又要使工件有較低殘余應力，可應用回火參數(shù)進行推算：回火參數(shù)

P = T(20 + lgt) 。

式中：P 為回火參數(shù)；T 為回火溫度，K；t 為回火時間，h。

可以推算出650 ℃ × 1 h 與600 ℃ × 14 h 或者580 ℃ × 45 h 的去應力退火效果相同。所以降低保溫溫度的同時要大大延長保溫時間才能取得相同的效果。

4、加熱和冷卻速度。

理論上為避免工件受熱應力的影響，加熱速度與冷卻速度是越低越好，而實際生產(chǎn)中這是不現(xiàn)實、不經(jīng)濟的。對于脆性大、導熱性差、截面差大的工件在400 ℃加熱時，加熱速度要均溫，400 ℃以上加熱速度≤80 ℃ /h；對于普通碳素鋼、低合金鋼截面差別不大的工件，加熱速度≤200 ℃ /h 為宜。

冷卻時，先要隨爐緩冷，這時工件材料的屈服應力降低，如圖1 所示，如果冷卻速度過快，工件表面與內(nèi)部存在太大的溫差，所產(chǎn)生的熱應力可能超過材料的屈服應力而引起工件變形；即使熱應力沒有達到引起工件變形的程度，附加熱應力也可能使去應力前功盡棄。與加熱時相同，對于脆性大、導熱性差、截面差大的工件在400 ℃以上冷卻時，冷卻速度《80 ℃ /h，當爐溫≤300 ℃時可出爐空冷；對于普通碳素鋼、低合金鋼截面差別不大的工件，隨爐冷卻至400 ℃時可出爐空冷。

5、結(jié)語。

(1) 去應力退火盡可能選擇較高的溫度，溫度越高，應力消除得越徹底。

(2) 對于有特殊要求的工件去應力退火也可以選擇較低的溫度。

(3) 去應力退火保溫時間一般為3 ～ 5 h，以利于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

(4) 對于脆性大、導熱性差、截面差大的工件，在400 ℃以上加熱和冷卻的速度都要≤80 ℃ /h。