
【机】 graphitizing annealing
【机】 graphitizing
anneal
【计】 annealing
【化】 anneal(ing)
【医】 anneal; annealing
石墨化退火(Graphitizing Annealing)是一种特殊的热处理工艺,主要用于促进铸铁或高碳钢中过饱和碳以石墨形态析出,从而改善材料的切削加工性、减摩性能或电磁性能。其核心是通过高温长时间保温,使渗碳体(Fe₃C)分解为铁基体和游离石墨。
热力学过程
在Ac₁温度以上(通常720-800°C)长时间保温,使渗碳体发生分解反应:
$$ce{Fe3C -> 3Fe + C_{graphite}}$$
该过程受碳扩散速率控制,保温时间需数小时至数十小时。
显微组织演变
原始组织中的珠光体或莱氏体逐渐转变为铁素体基体+石墨颗粒,显著降低材料硬度(可达50%),提升延展性。扫描电镜观察显示石墨呈球状或片状分布。
参数 | 典型范围 | 影响机制 |
---|---|---|
温度 | 700-800°C | 决定碳原子扩散速率 |
保温时间 | 2-20小时 | 控制石墨化完成度 |
冷却速率 | ≤30°C/小时 | 防止二次渗碳体析出 |
权威参考文献:
石墨化退火是铸铁热处理中的一种工艺,主要用于促进渗碳体分解为石墨和铁素体,从而改善材料的机械性能和加工性能。以下是综合解释:
石墨化退火通过高温加热和缓冷,使铸铁中的渗碳体(Fe₃C)分解为游离石墨和铁素体基体。其核心目的是消除白口组织(硬脆的渗碳体),降低硬度,提升塑性和切削性能。
渗碳体在热力学上是亚稳相,高温下更易分解为石墨(稳定相)。退火通过碳原子扩散和石墨形核实现组织转变。
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