什么是正火热处理?
正火热处理是一种应用于黑色金属材料的工艺。正火热处理的目的是通过细化微观结构来提高材料的机械性能。
黑色金属被加热到奥氏体相，高于转变范围，然后在室温下在静止空气中冷却。正火热处理平衡了结构不规则性，使材料变得柔软，便于进一步加工。
冷加工操作，如锻造，弯曲，锤击使材料变硬，使其韧性降低。焊接部分附近受热影响的区域也是如此。
正火热处理可使材料恢复塑性和柔软性。这种处理也可用于任何后续表面硬化之前，以提高对所需硬化的响应。
正火热处理及工艺
金属在炉中加热，进行正火热处理。炉温保持在750-980°C(1320-1796°F)之间，取决于材料中的碳含量。
将材料在高于奥氏体温度的温度下保持1-2小时，直到所有的铁素体都转化为奥氏体，然后如果在真空炉中以低于1bar的压力运行，在静止空气或氮气中冷却到室温。
碳在铁中的溶解度在奥氏体相较高。正火热处理产生更均匀的碳化物尺寸，这有助于进一步的热处理操作，并导致更一致的最终产品。
规范化过程如下所述。将金属从温度“a”加热到“b”，并在此条件下保持一段时间。然后在静止空气中冷却至环境温度“d”。
碳钢正常化
碳钢的含碳量在0.12到2%之间。随着含碳量百分比的增加，钢变得更硬、更韧、韧性更差。低碳钢通常不需要正火。但是，它们可以根据需求进行规范化。
在碳钢正火热处理中，将其加热到高于奥氏体温度Ac3(介于750-980°C / 1320-1796°F之间)的55°C(131°F)，也称为“保温温度”，如下图所示。
保温时间为每25 mm (0.984 in)厚度1小时。这个过程确保了所有的钢都变成奥氏体。然后把钢在静止的空气中冷却到室温。
该工艺可产生更均匀的细珠光体结构。珠光体是一种两相层状结构，即渗碳体（硬质合金）和α-铁素体。这个过程不同于退火因为在退火过程中，加热的金属在炉内以规定的速率缓慢冷却。
正火钢比退火钢具有更大的强度和硬度，而且由于直接用空气冷却，工艺更经济。
微观结构的规范
碳素钢的厚度对冷却速度和由此产生的组织有显著影响。较厚的工件冷却较慢，在正火后比较薄的工件更有韧性。
正火后，含0.80%碳的钢部分为珠光体，而含低碳的区域为铁素体。通过原子扩散过程，碳原子在铁素体（重量比为0.022%）和渗碳体（重量比为6.7%）之间重新分布。
珠光体的含量明显大于珠光体的含量退火含碳量相同的钢。这是因为共析成分向较低值移动，并形成渗碳体。
细晶珠光体组织比粗晶珠光体组织更坚硬。正火可以减少碳钢的内应力。它还改善了组织的均匀性，提高了热稳定性和对热处理的响应。
规范设备
用于正火的设备有批量操作和连续操作两种。钟形炉提供了一种经济的热处理方法和不同的钟形提升机构。
连续炉以连续方式对金属进行热处理。输送机以恒定的速度运行，经热处理后将产品运送到所需的条件。
应用规范
与退火工艺相比，正火工艺的低成本使其成为应用最广泛的工业工艺之一。一旦加热和保温期结束，该炉就可用于下一批产品。Normalizing用于:
- 提高铸件组织的晶粒细化和机加工性能
- 恢复锻钢或冷加工钢的原始力学性能
- 简化高碳钢的锻造操作
- 铸件应力消除
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