寫在前：綜述作者及國內同行執行的低溫退火、水爆退火快速軟化、等溫球化退火等多種節能退火工藝，和傳統的高溫長時間退火工藝相比，新工藝退火節能30%以上。
高速鋼制件只要經過熱加工發生相變，一般均要經退火處理，方能進行切削加工和為最終熱處理做好組織準備。此外，經過淬火回火后的高速鋼工模具返修品，也必須經過退火方可再進行最終的熱處理，否則，極有可能造成萘斷口而報廢。
高速鋼常規退火工藝周期比較長，一般要36h（從進爐到出爐）以上，效率低，能耗高，而且碳化物分布的均勻也不是很理想。圖1為W18鋼鍛件在箱式電爐中裝箱退火的典型工藝曲線。退火后硬度應≤255HBW。
為了改變傳統退火工藝的弊端，國內工具行業做了不少試驗，大膽改革創新，為節能減排傳遞正能量。以下簡介幾種節能退火工藝。
1.低溫快速急冷退火工藝
低溫快速急冷退火 是將工件加熱到Ac1以下20~30℃，保溫一定的時間（鹽浴爐1.5~2h，電爐3~4h），完成球狀珠光體的轉變，然后快速油冷，獲得32~36HRC的低硬度，便于切削加工。20世紀70~80年代，廣西桂林一些工具廠曾用此法，收到明顯的節能效果。
此法適合于高速鋼小刀具的返工退火，應切記加熱溫度不能過高，不可超越Ac1線，否則會引起部分奧氏體相變致使退火后硬度偏高。同傳統的工藝相比，新工藝節電2倍多，節時3倍，降低成本1.5倍。
2.快速軟化新工藝——水退火
水淬火是碳鋼熱處理常用硬化方法，廣為人知，而水退火則不多見。水退火是不完全退火的一種特殊形式。在急于進行作業或軟化達到切削加工為目的時它是快速便捷的軟化工藝。
水退火是在水中急冷而軟化，關鍵點是退火加熱溫度比相變點Ac1低約100℃，保溫10min以上（鹽浴中），然后投入水中急冷1~2min，都能使硬度下降至30HRC以下（即使原來硬度≥60HRC）。此工藝非常適用于單位小批量生產，加熱爐宜用鹽浴爐，采用流動的自來水冷卻。
3.快速循環退火
將欲退火之高速鋼工件在鹽浴爐中加熱至Ac1以下20~30℃，保溫10~15min，然后迅速轉移到另一臺溫度為Ar1-（20~30）℃的浴爐中，也保溫10~15min，反復進行3~4次，需總時6~7h。每一次循環后空冷，能獲較低的硬度和球化效果。
根據試驗，循環1次后，硬度由原60HRC以上降至36~42HRC，循環兩次后降到30~35HRC，循環3次，硬度降到28~32HRC。循環次數越多，下降硬度幅度越大。當循環到5次時，硬度就降到25HRC以下，完全滿足切削加工要求，沒有必要再循環下去。
實踐證明退火硬度的下降與鋼的成分和預先處理工藝有關。如淬火加熱之工件，過熱愈嚴重，退火愈難。表1為M2鋼快速循環退火后硬度及循環次數與原淬火加熱溫度的關系。
注：每組3件試樣取算術平均數為示值。
快速循環退火工藝高速鋼刀具、模具等工具返修退火，與傳統的退火工藝相比，節電90%~100%，提高工效2倍，特別適用單件、急件和小批量生產。
4.快速球化退火
高速鋼改鍛后一般單位均采用緩冷后再重新加熱退火的工藝，退火方法有兩種：普通退火和等溫退火（見圖1）。有些單位采用快速球化的形變熱處理，即將鍛造和熱處理有機結合，工藝曲線如圖二所示，新工藝簡化了工序，縮短了生產周期，節電70%~90%，降低成本，改善了勞動條件，提高了鍛件質量，并有利于機械化操作。
經過軋制、模鍛等溫加工的高速鋼工件，不必使用常規退火工藝，亦可采用圖2所示的a、b、c三種工藝。上述工藝周期短，只需5~6h，僅為常規工藝方法的1/4~1/5，節能效果顯著。
5.高速工具鋼盤條退火爆水
將正常退火處理后的高速鋼盤條加熱至Ac1以下的某一溫度，保溫一段時間后快速爆水冷卻至室溫，有研究報道，高速鋼經正常退火后增加爆水之舉，可明顯改善盤條的冷拉塑性，有利于拉拔的順利進行。國內某鋼廠施行的工藝為：M2鋼盤條880℃×2h→爐冷760℃×5h→爆水。試驗表明：經爆水處理過的盤條，其抗拉強度、硬度和常規等溫球化退火相當，但塑性有較大提高，其中斷面收縮率提高了37%。
6.高速鋼低溫退火工藝
用于制造麻花鉆、中心鉆、機用絲錐等桿式刀具一般都用高速鋼線材沖制，鋼板制銑刀坯也用沖制法。沖后去應力不宜高溫，應采用低溫退火工藝：650~680℃×4~5h爐冷至300℃以下出爐空冷，節明、節電、質量穩定。
7.改善高速鏟削性能新工藝——沸水淬火
高速鋼均以退火狀態交貨，其硬度大多在207~255HBW，這么低的硬度在鏟削加工時，齒面難以達到Ra≤3.2μm的表面粗糙度值。為了改善鏟削性能，國內大多工具廠采用不完全淬火+高溫回火的調質工藝，工藝曲線如圖3所示，調質后硬度為36~42HRC。實施這一工藝有點難度：一是硬度不均勻，粘在工件上的殘鹽影響冷卻效果而產生軟點；二是很難將硬度控制在工藝范圍內；三是清洗費時生產成本高。我們經試驗證明，沸水淬火速度快、成本低、質量穩定，完全可以取代原來費時費電的調質工藝。水爆工藝如圖4所示。
實施水爆工藝，要求坯料最好是同爐號，嚴格控制加熱溫度和水爆時間。同爐號料成分一致、相變相同，水爆后硬度基本相同；加熱溫度高溶入奧氏體的碳化物就多，水爆后硬度就高，加熱溫度低水爆后硬度不足；水爆時間以2~4s為宜。水爆時間越長，硬度越高。表2為W18、M2鋼不同尺寸水爆時間同硬度的關系。
從表2可知，要想得到理想的硬度值，水爆時間不能超過4s。
沸水淬火節能環保，水溫恒定在100℃，各處冷卻速度相同，水爆后表面硬度一致；因為沸水的冷卻速度比油還慢，所以不必擔心淬裂；水瀑后利用本身的余熱自回火，無須再回火。和傳統調質、低溫退火工藝相比，沸水淬火很優越。
高速鋼退火費時費電，不能隨意，必須改革創新，工藝節能大有作為。
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作者：趙步青
單位：安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司
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