2.4 毛坯软化处理

为了改善材料的冷挤压性能，提高塑性，降低硬度和变形抗力，消除内应力和得到良好的金相组织，以降低单位挤压力和提高模具使用寿命，在冷挤压加工之前或多道冷挤压工序之间，必须对毛坯进行软化处理。金属材料冷挤压毛坯的软化热处理工艺分别介绍如下。

2.4.1 碳钢及低合金钢

在冷挤压钢毛坯的软化热处理中常用的有以下几种。

（1）完全退火 完全退火是将钢加热到Ac₃以上30～50°C的温度，并在此温度下保温一定时间，然后随炉缓冷，或在550°C以后从炉中取出空冷（见图2-33）。

图2-33 完全软化退火

完全退火适用于亚共析钢和共析钢［w（C）＜0.8%］。退火后的组织为铁素体+珠光体。由于过共析钢［w（C）＞0.8%］在缓慢冷却时，将沿晶界析出二次渗碳体，使钢的性能变坏。因此，过共析钢一般不采用完全退火。

（2）球化退火 球化退火就是使珠光体中的渗碳体和二次渗碳体球化而进行的一种退火。这种方法主要适用于共析钢和过共析钢。

球化退火是将钢加热到稍高于Ac₁的温度，保温后，再较长时间地保持在略低于Ac₁点的温度，然后缓慢冷却（见图2-34）。由于加热温度稍高于Ac₁，过热度很小，因此，未溶于奥氏体的碳化物较多，同时溶入了碳化物的奥氏体，其成分也不均匀。因此，在冷却时未溶的碳化物和奥氏体中碳浓度较高的地方，就成为冷却时碳化物结晶的核心，同时保温时间长使片层状碳化物球化，因而在冷却后得到粒状碳化物和粒状珠光体的组织。由此可见，球化退火的关键是加热温度不能过高。有的钢一次球化退火较难达到球化目的。因而需要采用循环退火法进行球化，即将钢加热到球化温度，保温后，冷却到680～700°C再加热到球化温度，这样重复几次而达到球化的目的。

图2-34 碳钢和低合金钢的球化退火规范

a）碳钢 b）合金钢

（3）不完全退火 不完全退火是将钢加热到高于Ac₁，而低于Ac₃（对亚共析钢）或Ac_cm（对过共析钢）的温度，并在此温度停留一定时间，然后缓慢冷却。在冷挤压毛坯的准备工作中，不完全退火一般只应用于低碳钢。

根据最近的研究表明：对30钢以下的低碳钢，完全退火和球化退火后，变形抗力没有什么区别，因此应用完全退火，不用球化退火。然而对中碳钢，球化退火的比完全退火的变形抗力要小，可采用球化退火。表2-12列出了40钢由于退火而产生的性能变化。但是球化退火时间长，容易脱碳和氧化，因此，希望采用具有还原气氛的煤气炉。但当使用煤气炉时，由于煤气的成分，使毛坯表面渗碳，渗碳层深度至少有0.2～0.3mm，从而影响其加工性能。

表2-12 40钢的退火力学性能

为了防止退火时的脱碳和氧化，可以采用下列方法：

1）真空退火，即将退火炉抽成真空。

2）将毛坯放在箱内用石棉盖好后装进退火炉。

3）将毛坯放在箱内，盖上铸铁屑，然后送进炉里。

表2-13列出了我国工厂常用的毛坯软化热处理规范。

表2-13 毛坯软化热处理规范

（续）

（续）

2.4.2 不锈钢

用于冷挤压的不锈钢有两种类型，即Cr13马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢。这两种类型的不锈钢的冷挤压毛坯软化热处理是不同的。

Cr13型不锈钢的软化热处理有三种方案：高温回火、退火和等温退火，见表2-14。其退火组织是在铁素体的基体上存在着不同尺寸的碳化物颗粒。而奥氏体型不锈钢冷挤压毛坯的软化热处理，一般是采用淬火，如图2-35所示。奥氏体不锈钢的这种处理又称为固溶处理。随着固溶温度的升高，碳化物在奥氏体中的溶解度不断增加。当固溶温度在1100°C时，在沸水中淬火后，具有最低的强度和最大的塑性，其硬度为130HBW（处理前的硬度220HBW）。

图2-35 奥氏体不锈钢12Cr18Ni9的固溶处理

表2-14 Cr13型钢软化热处理规范及性能

2.4.3 有色金属

有色金属在冷挤压中用得最广，主要原因就是这种金属的挤压性能特别好。但为了提高塑性，降低变形抗力，也必须在挤压前进行软化热处理。有色金属的软化热处理规范见表2-15。

表2-15 有色金属的软化热处理规范

（续）

（续）