經過改鍛和工具鋼毛坯須重新進行球化退火處理。球化退火的目的是為了改善鋼的切削加工工藝性能并為最終熱處理提供良好的原始組織。
對于大量生產的工具，改善切削加工的工藝性能顯得十分重要，所以在選擇工具鋼的預先熱處理工藝時必須優先考慮的切削加工工藝性能。滲碳體呈均勻球體分布的球體狀珠光體組織的切削加工工藝性能最好，而且它的淬火工藝性能及淬火后的性能也不錯，因此在大規模生產中都力求獲得均勻球狀珠光體組織。
有些工廠的工具鋼球化退火處理是在空氣爐（包括燃料爐）內進行的，表面脫碳比較嚴重，在這種情況下，毛坯必須留有足夠的加工余量，以保證將脫碳層完全去除。這種落后的生產方式造成很大的浪費。在保護氣氛或氮基氣氛保護下進行退火是當前技術發展的趨向。
球化退火的工藝規范可以根據熱處理原理課程中所論述的規律進行正確理的選擇。已列入各級標準的常用工具鋼的球化退火規范都已定型，并可以很方便地從各種工藝手冊中查到。
從熱處理工藝學的觀點看問題，由于爐溫測量與控制不可避免存在偏差，放在爐內不同位置上和鋼料的加熱溫度和透燒時間都不可能一致，再加上原材料的組織和成分的波動等因素的影響，不可能指望球化退火后的組織狀態都符合最理想的狀態，因此，研究原始組織對于工具鋼的工藝性能以及原始組織與最終熱處理的工藝與性能之間的關系具有重大的實際意義。
原始組織對加工工藝性能的影響
球化程度和球狀碳化物的分布對硬度有影響，碳化物顆粒愈粗，硬度值愈低。等溫退火碳化物比較細小，其尺寸和分布比較容易控制。連續冷卻產生的碳化物的尺寸在一個比較寬的范圍內變化，組織比較粗大。均勻球狀珠光體硬度在185～207HB之間，具有最佳的切削加工工藝性能。細點狀珠光體的硬度高達220～230HB，仍有可能接受的可加工性。布氏硬度過230HB的材料很難加工
預先球化處理對鋼件被加工表面的質量也有明顯的影響，獲得均勻的球化珠光體組織時，被切削加工件表面質量最好。
退火組織對過共析工具鋼淬火后的組織與性能的影響
在清除了網狀碳化物的前提下，退火的工藝不同，珠光體的形貌也不相同，大致可分為細片狀珠光體、片狀珠光體、點狀珠光體、細球狀珠光體和粗球狀珠光體。在國家標準GB/T 1255-2001《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術條件》、GB 1298《碳素工具鋼技術條件》、GB 1299《合金工具鋼技術條件》中附有不同類型珠光體的標準金相圖譜。研究退火狀態的組織形貌對最終熱處理后的組織性能的影響，對于認識工具鋼的預先熱處理與最終熱處理之間的相互關系和正確掌握工具鋼的熱處理工藝都有重要的意義。
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