碳素工具鋼球化退火工藝方法及影響球化質量的因素
⒈碳素工具鋼球化退火工藝方法有以下幾種。
⑴、在稍低于的Ac1溫度下長時間加熱保溫球化退火。采用這種方法，如果原始組織為馬氏體或貝氏體，球化過程是從這些非平衡組織的基體上析出碳化物并長大為球狀，實質是淬火加高溫回火，形成回火珠光體；若原始組織為片狀珠光體，球化則是通過溶解和沉積的碳擴散過程，使片狀滲碳體首先斷開，然后逐漸變成球狀，這種工藝生產周期長，不宜采用。
⑵、一般球化退火。亦稱緩冷球化退火，是將鋼加熱到略高于的Ac1溫度，保溫后緩冷，在緩冷過程中形成粒狀珠光體，是常用的球化退火方法，但球化質量一般不如等溫球化退火。
⑶、等溫球化退火。是將鋼加熱到略高于的Ac1溫度，保溫后較快地冷卻到Ar1稍下的溫度，在等溫過程完成球化珠光體的轉變，是常用的退火方法，球化質量一般優于普通球化退火。
⑷、周期球化退火。是將鋼加熱到略高于Ac1的溫度保溫一定時間，然后冷卻到Ar1稍下的溫度保溫一定時間，再次加熱到略高于Ac1以上某一溫度保溫一定時間，再次冷卻到Ar1稍下的溫度保溫一定時間，如此往復多次。這種工藝方法球化質量好，但工藝復雜，適用于難于球化，而且又對球化質量要求很嚴的場合。
⑸、形變球化退火。是一種施以形變后再進行球化退火的工藝方法，目前仍在試驗過程中。
此外，球化方法還有快速球化和往復熱處理多次球化法等。
⒉影響球化質量的因素有以下幾個方面。
⑴、化學成分的影響。碳素工具鋼隨著含碳量的增加，碳化物的數量增多，可獲得球狀碳化物的奧氏體化的加熱溫度范圍增寬，這是T10~T13含碳量高的碳素工具鋼相對于含碳量較低的T7~T9鋼易于球化的重要原因。因為在同樣的加熱溫度下，含碳量較高的鋼剩余碳化物質點多，奧氏體成分不均勻性大，有利于球化碳化物核心的形成。
⑵、原始組織的影響。原始組織越細，在奧氏體化時所得到的殘留碳化物顆粒也越多，冷卻時的球化核心也越多，球化效果便越好；反之，球化效果就差。如果原始組織中有網狀碳化物，經球化退火后可變成斷續鏈狀碳化物，需要預先用正火的辦法加以消除。正常鍛軋后空冷和經正火后的組織都比較細小，是良好的球化退火前的原始組織。
⑶、加熱溫度和加熱時間的影響。當加熱溫比較低(如稍高于Ac1)且加熱時間又較短時，原片狀珠光體中的碳化物溶解不夠充分，退火后將得到細粒狀加細片狀混合的珠光體組織，通常稱為“欠熱組織”。當球化退火加熱溫度過高時，碳化物大量溶入奧氏體，殘留碳化物數量減少，奧氏體成分趨向均勻，因形成球狀碳化物的核心減少，退火后將得到部分或全部粗大片狀珠光體，這就是“過熱組織”。欠熱組織和過熱組織相比較，欠熱組織間距小，片的尺寸短小，當珠光體片層間距稍大時，片的尺寸仍然短小且彎曲；過熱組織的片間距大，片長且直，即使片間距小，片的形態仍然是長而直的。
⑷、冷卻速度的影響。在球化的冷卻條件下，冷速慢或等溫溫度高時，碳化物是顆粒聚集尺寸增大；冷速快或等溫溫度低時，因過冷度增大，碳化物形核率增加，加之聚集不充分，所得碳化物的顆粒細小。
綜上所述，在原始組織正常的條件下，加熱溫度高于Ac1的球化退火，加熱溫度及保溫時間是決定碳化物是否球化的關鍵因素，如果加熱溫度合適，保溫時間正常，就可得到球狀珠光體組織。冷卻速度或等溫溫度則是影響碳化物彌散度(即尺寸大小)的關鍵因素，冷卻速度慢或等溫溫度高，碳化物聚集充分，尺寸較大，反之則細小。換言之，碳化物的形態取決于加熱溫度和保溫時間，碳化物尺寸取決于冷卻速度或等溫溫度。
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