最新资料金属材料热处理的重要知识
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金属材料的热处理和表面处理金属材料在工业生产和制造过程中扮演着重要的角色。
为了提高金属材料的性能和延长其使用寿命,热处理和表面处理成为必不可少的工艺。
本文将介绍金属材料的热处理和表面处理的基本概念、工艺和应用。
一、热处理热处理是通过在一定温度范围内对金属材料进行加热、保温和冷却来改变其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理方法包括退火、淬火、回火和正火。
1. 退火退火是最常见的热处理方法之一,通过将金属材料加热至一定温度,然后缓慢冷却至室温,以改善金属的塑性、韧性和机械性能。
退火过程中,金属材料的晶粒会长大并且组织结构得到调整,从而消除内部应力和缺陷。
2. 淬火淬火是将金属材料迅速冷却至室温的热处理方法。
淬火能使金属材料获得高硬度和较高的强度,但会增加脆性。
因此,通常需要通过回火来降低脆性。
3. 回火回火是将淬火后的金属材料加热至一定温度,然后以适当速度冷却的过程。
回火旨在降低金属材料的硬度和脆性,提高其韧性和塑性,以适应不同的使用要求。
4. 正火正火是将金属材料加热至临界点以上,然后冷却至室温的热处理过程。
正火能改善金属材料的硬度、强度和韧性,并且能提高金属材料的耐磨性能。
二、表面处理表面处理是通过对金属材料表面进行物理、化学或电化学处理,以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和功能性。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、热喷涂和阳极氧化。
1. 电镀电镀是利用电解质溶液中的金属离子,通过电解沉积在金属材料表面,形成一层金属膜的过程。
电镀可以改善金属材料的外观,提高其耐腐蚀性和耐磨性,同时也可以增加金属材料的导电性和焊接性。
2. 喷涂喷涂是将涂料通过喷枪均匀地喷洒在金属材料表面的过程。
喷涂能够形成一层保护膜,提供金属材料防锈、防腐蚀和装饰的功能。
常见的喷涂涂料有涂胶、烤漆和粉末涂料等。
3. 热喷涂热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末加热至熔点,然后通过喷枪喷射在金属材料表面形成涂层的过程。
热喷涂能够提高金属材料的抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性,常用于航空航天和化工等领域。
金属热处理的基本知识金属热处理是通过对金属材料进行加热、冷却和变形等一系列工艺步骤,以改变材料的结构和性能的过程。
它是一种重要的金属加工方法,广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
本文将介绍金属热处理的基本知识,包括热处理的目的、方法和常见的热处理工艺。
1. 热处理的目的热处理的主要目的是改变金属材料的组织结构和性能,以满足不同工业领域的需求。
具体来说,热处理可以实现以下几个方面的目标:•改善材料的硬度、强度和韧性;•改变材料的晶粒大小和形态,提高材料的显微组织稳定性;•消除金属材料中的内部应力,减少材料的变形和裂纹等缺陷;•提高材料的耐腐蚀性能和抗疲劳性能;•调整材料的磁性、导电性等特性。
2. 常见的热处理方法热处理方法根据加热和冷却的方式可以分为几种常见形式:2.1 退火退火是最常用的热处理方法之一。
退火的目的是通过加热和缓慢冷却来改善金属材料的结构和性能。
退火有多种类型,包括完全退火、球化退火、正火退火等。
完全退火是将材料加热到足够高的温度,然后缓慢冷却,使材料的晶粒重新长大,从而改善材料的韧性和塑性。
2.2 硬化硬化是通过加热和快速冷却来提高金属材料的硬度和强度。
硬化可以通过淬火、间歇冷却等方式实现。
淬火是将材料迅速冷却到室温以下,使材料的组织结构发生相变,形成硬质的马氏体或贝氏体,从而增加材料的硬度和强度。
2.3 回火回火是在淬火后,将材料再次加热到适当的温度,然后缓慢冷却。
回火可以消除材料的内部应力,提高材料的塑性和韧性。
回火温度和时间的选择对材料的性能有着重要的影响。
2.4 化学热处理除了上述常见的热处理方法外,还有一些特殊的热处理方法,如表面渗碳和氮化等化学热处理方法。
这些方法可以在金属材料的表面形成硬质的保护层,提高材料的耐磨损和耐腐蚀性能。
3. 常见的热处理工艺在金属热处理过程中,常用的工艺包括以下几种:3.1 加热加热是热处理过程中的关键步骤之一。
加热温度和时间的选择对于保证金属材料的性能起着至关重要的作用。
金属热处理基本知识金属热处理是一种通过加热和冷却来改变金属结构和性能的工艺,广泛应用于工业制造过程中。
本文将介绍金属热处理的基本知识,包括常见的热处理方法、热处理的目的以及热处理对金属材料性能的影响。
一、常见的热处理方法1. 固溶处理固溶处理是一种通过加热金属至其固溶温度,然后迅速冷却以增加金属的硬度和强度的方法。
常见的固溶处理方法包括淬火和时效处理。
淬火是将金属加热至固溶温度,然后迅速冷却以形成固溶体,从而提高金属的硬度和强度。
时效处理是在淬火后,将金属加热至适当温度保持一段时间,以达到固溶体中的晶粒溶解和析出硬化相的目的,提高金属的综合性能。
2. 马氏体转变马氏体转变是一种通过加热金属至马氏体起始温度,然后迅速冷却以在金属中形成马氏体组织的方法。
马氏体转变可以显著提高金属的强度和硬度,同时还可以改善其耐磨性能和韧性。
常见的马氏体转变方法包括淬火和回火。
淬火是将金属加热至马氏体起始温度,然后迅速冷却以形成马氏体,进而提高金属的硬度和强度。
回火是在淬火后,将金属加热至适当温度保持一段时间,使马氏体转变为较为稳定的组织,从而提高金属的韧性。
3. 回火处理回火处理是一种通过加热金属至适当温度,然后保温一段时间以改善金属的组织和性能的方法。
回火处理可以降低金属的硬度和强度,提高其韧性和延展性。
不同的回火处理参数可以得到不同的金属组织和性能。
常见的回火处理方法包括低温回火、中温回火和高温回火,分别适用于不同的金属材料和应用需求。
二、热处理的目的金属热处理的主要目的是改善金属材料的组织和性能,以满足特定的工艺和使用要求。
具体来说,热处理可以实现以下几个方面的目标:1. 提高金属的硬度和强度:通过热处理,可以使金属中的晶体细化,晶体界面增多,从而提高金属的硬度和强度。
2. 改善金属的韧性和延展性:热处理可以消除金属中的内应力和缺陷,减少晶界的孔洞,从而提高金属的韧性和延展性。
3. 提高金属的耐磨性和耐蚀性:通过调整金属的组织和相态,热处理可以增加金属的耐磨性和耐蚀性,提高其在恶劣环境下的使用寿命。
热处理定义:钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却,以改变其内部组织,从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
热处理目的:1、消除毛坯中的缺陷,改善工艺性能,为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。
2、提高金属材料的力学性能,充分发挥材料的潜力,节约材料延长零件使用寿命。
加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。
退火1、定义:将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度,保持一定时间,然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。
2、目的:降低硬度,均匀化学成分、改善切削加工性能和冷塑性变形性能、消除或减少内应力、为零件最终热处理准备合适的内部组织。
3、分类球化退火:为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。
去应力退火:为去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余应力而进行退火。
正火1、定义:将钢材或钢件加热到一定温度,保温适当时间,使之完全奥氏体化,然后在空气中冷却,以得到珠光体组织的热处理工艺。
2、目的:改善切削性能,消除毛坯内应力,细化晶粒、提高硬度、获得比较均匀的组织和性能。
退火和正火的区别退火和正火属于预备热处理工艺,对于含碳量相同的工件,正火后的强度和硬度要高于的退火的。
例如:含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢,为降低硬度便于切削加工采用退火处理;含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢,为避免硬度过低切削时粘刀,而采用正火适当提高硬度。
一般用于锻件、铸件和焊接件。
退火一般安排在毛坯制造之后,粗加工之前进行。
渗碳1、定义:为提高工件表层的含碳量并在其中形成一定的碳含量梯度,在渗碳炉中将低碳钢在渗碳介质中加热、保温,使碳原子渗入工件表面,然后进行淬火的化学热处理工艺。
2、目的:使低碳钢的表面层含碳量增加到0.85~1.10%,然后再经淬火、低温回火处理以消除应力和稳定组织,使钢件表面层具有高硬度(HRc56~62),增加耐磨性及疲劳强度等。
金属热处理基本知识热处理是一种加工金属的过程,通过改变金属的晶体结构和力学性能来应对各种需求。
金属热处理分为几个阶段,包括加热、保温和冷却。
本文将介绍金属热处理的基本知识,包括热处理的目的、热处理的类型、热处理的影响因素以及如何进行热处理实验。
热处理的目的热处理的主要目的是调整金属的物理和机械性能,使其适应不同的工程需求。
具体来说,热处理可以改变金属的硬度、塑性、耐蚀性、强度、韧性、磁性和导电性等性质,并使之达到最佳状态,以适应各种加工和使用要求。
热处理的类型热处理分为几种类型,包括退火、正火、淬火、回火、表面强化和时效等。
1. 退火退火是把金属加热到一定温度后,慢慢降温使其达到一种晶体结构更稳定、更均一以及更柔软的热处理方式。
退火可用于软化金属、改善可加工性、减少残余应力、优化晶粒尺寸并消除缺陷等。
2. 正火正火是把金属加热到一定温度,将其保温一段时间,然后进行适当的冷却。
这种方法常用于提高金属的强度、硬度和弹性模量等性能。
3. 淬火淬火是将金属加热到一定温度后迅速冷却到室温以下,以获得高硬度和高强度的一种热处理方式。
淬火对金属的晶粒尺寸会有一定的影响,在钢铁行业,淬火非常重要,因为它可以产生非常高的硬度和强度,同时保持较高的持久性能。
4. 回火回火是将已经淬火的金属加热到一定温度,然后以适宜方式冷却。
这种方法可以使金属达到合适的硬度和韧性。
回火可以提高淬火后的金属中弯曲问题的韧性和强度。
5. 表面强化表面强化是将金属表面加热并冷却以改善金属表面强度和硬度。
这种方法常用于硬化和淬火表面层的非平衡组织的金属。
6. 时效时效是通过一种持续时间的加热和冷却操作来改变金属的物理和化学性质。
针对不同的合金,其时效工艺也有不同,相应的性质也会有较大的变化。
热处理的影响因素金属热处理的影响因素主要包括金属类型、加热温度、保温时间、冷却速度等。
1. 金属类型不同类型的金属具有不同的性质,因此不同的金属对热处理的需求也不同。
硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力,称为硬度。
硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。
根据试验方法和测量范围的不同,硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。
1、布氏硬度(HB)布氏硬度是用淬火硬化后的钢球(直径有:2.5、5、10毫米三种)作为压印器,以一定的压力P压入被测金属材料表面,这时在被测金属材料表面留下压坑。
根据压坑面积的大小,可用下式计算出布氏硬度值,用符号HB表示为HB=P/F(公斤/毫米2)式中P——钢球所加的负荷(公斤);F——压坑面积(毫米2)。
布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。
一般硬度值都不需要经过计算,在生产中用放大镜测出压坑直径,再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表,便可得出HB的值。
布氏硬度在标注时不写单位,如HB=212。
测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准,也可以查表。
用布氏硬度法测得的硬度值准确,因为压坑大,不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。
但压坑太大有损表面,所以布氏硬度一般不宜作成品检验,只适合测量硬度不高的原材料,如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。
2、洛氏硬度(HR)洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体,或直径为1.58毫米的淬火钢球,作为压印器,在一定的负荷下压入金属表面,根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度,(根据压坑深度)可把硬度数值从表盘上直接读出来。
根据测量硬度范围不同,洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。
它们的适用范围与压印器、负荷的选定可根据下表查出,洛氏硬度的选用标准洛氏硬度没有单位,测量方法简单,压坑小,不影响零件表面质量,测量硬度范围广,但不如布氏硬度精确度高。
HRA适宜测量高硬度材料;HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料;HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。
3、维氏硬度(HV)维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似,只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石,以一定的负荷压入平整的试样表面,然后测出四棱锥压坑的对角线长度d,算出压坑面积F,用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值,即HV= P/F(公斤/厘米2)维氏硬度测量精确、硬度测量范围大,尤其能很好地测量薄试样的硬度。
金属材料的热处理金属材料的热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺,改变金属材料的组织结构和性能的方法。
热处理可以使金属材料获得理想的组织和性能,从而满足不同工程需求。
在工程实践中,热处理是非常重要的一环,下面我们来详细了解一下金属材料的热处理过程。
首先,我们来谈谈金属材料的热处理工艺。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等几种主要方法。
其中,退火是指将金属材料加热到一定温度,然后通过控制冷却速度,使其组织发生改变,消除应力和提高塑性。
正火是指将金属材料加热到一定温度,然后保温一段时间,再进行适当冷却,以改善其硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热到临界温度以上,然后迅速冷却,使其获得高硬度和高强度。
回火是指在淬火后,将金属材料重新加热到一定温度,然后进行适当冷却,以减轻淬火所产生的脆性。
其次,我们来讨论金属材料热处理的影响因素。
热处理的效果受到许多因素的影响,如加热温度、保温时间、冷却速度等。
加热温度是影响热处理效果的关键因素之一,不同金属材料对应的加热温度也不同。
保温时间是指金属材料在一定温度下的停留时间,它决定了金属材料的组织结构和性能。
冷却速度也是影响热处理效果的重要因素,不同冷却速度会导致金属材料组织结构和性能的差异。
最后,我们来总结一下金属材料热处理的应用。
金属材料的热处理广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
通过热处理,可以改善金属材料的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能等,提高其使用寿命和可靠性。
因此,热处理在工程实践中具有非常重要的意义。
综上所述,金属材料的热处理是一项非常重要的工艺,通过合理的热处理工艺,可以使金属材料获得理想的组织和性能。
在实际应用中,我们需要根据不同金属材料的特点和工程需求,选择合适的热处理工艺,以获得最佳的效果。
希望本文能够对大家了解金属材料的热处理有所帮助。
热处理基本知识及工艺原理1. 热处理的基础热处理听起来很高大上,其实说白了就是给金属“洗澡”,不过这澡可不是一般的洗澡,它是通过加热和冷却,让金属变得更结实、更耐用。
就像人要适当运动一样,金属也需要“锻炼”才能有更好的表现。
大家常常听到的“热处理”这两个字,实际上是金属加工中的一个重要环节,尤其是在制造一些需要承受高强度和高温的零件时,它的重要性就显得尤为突出。
1.1 热处理的类型热处理可分为几种主要的类型,比如淬火、回火、退火、正火等等。
这些名字听起来有点像高深的武功秘籍,但其实它们各有各的妙处。
淬火就像是给金属来个猛击,迅速让它从热状态转为冷状态,达到硬化的效果;而回火则是帮金属放松一下,避免太过刚强造成的脆弱。
退火则是金属的“慢养”,通过长时间的加热和缓慢冷却,让金属的内部结构得到调整。
正火呢,就像是在金属身上做个深层按摩,让它恢复到最佳状态。
1.2 热处理的原理那热处理的原理又是什么呢?其实也不复杂。
热处理过程中,金属的内部原子结构会发生变化,就像是大海中的波涛汹涌,时而平静,时而激烈。
加热的时候,原子就像聚会的朋友,欢快地跳动;冷却时,它们就得迅速找到自己的位置,有时候甚至会出现“打架”的情况,这就影响了金属的强度和韧性。
2. 热处理的工艺2.1 工艺步骤热处理的工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个步骤。
先是加热,像开车一样,把温度开到理想值,这个过程要慢慢来,别着急;接着就是保温,保持一段时间,让金属的“细胞”好好“吸收养分”;最后是冷却,冷却的方法可以是水、油,甚至空气,各种各样的方式让金属在不同的环境中“转身”。
这整个流程下来,金属的性能就提升了好几个档次。
2.2 影响因素当然,热处理的效果也受很多因素影响,比如温度、时间、冷却速度等。
就好比炒菜,如果温度掌握不好,时间控制不当,最终的味道可就大相径庭了。
为了得到理想的效果,工艺参数的选择可得仔细斟酌。
3. 热处理的应用热处理在我们生活中无处不在,特别是在汽车、航空、机械等行业,都是大显身手的地方。
一:珠光体类型组织有哪几种?他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同?答:珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态,前者渗碳体呈片状,后者呈粒状。
它们的形成条件,组织和性能不同。
1、片状珠光体的形成,同其他相变一样,也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。
由Fe-Fe3C相图可知,Wc=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。
在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。
根据片间距的大小,可将珠光体分为三类。
在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗,在片间距为0.6-1.0um,称为珠光体,通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。
在650-600℃温度范围内形成的珠光体,其片间距较细,约为0.25-0.3um,只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态,这种细片状珠光体有称作索氏体。
在600-550℃更低温度下形成的珠光体,其片间距极细,只有0.1-0.15um。
在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色,只有在电子显微镜下才能区分出来。
这种极细的珠光体又称为托氏体。
片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。
共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。
片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。
2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。
粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成,也可由片状珠光体球化而成,还可以由淬火组织回火形成。
与片状珠光体相比,粒状珠光体的硬度和强度较低,塑性和韧性较好。
二:贝氏体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?答:在贝氏体区较高温度范围内(600-350℃)形成的贝氏体叫上贝氏体,在较低温度范围内(350℃-Ma)形成的贝氏体叫下贝氏体。
上贝氏体形成温度较高,铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大,碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间,铁素体和碳化物分布有明显的方向性。
总结热处理知识点退火是指将金属材料加热至一定温度,然后保温一段时间,最后缓慢冷却到室温的一种热处理方法。
通过退火可以消除材料内部应力,改善塑性和韧性,提高材料的加工性能。
金属材料的退火过程包括加热阶段、保温阶段和冷却阶段,这些阶段的温度和时间控制都会影响到最终的退火效果。
正火是指将金属材料加热至一定温度,然后冷却到室温的一种热处理方法。
正火与退火相似,但正火的加热温度和保温时间要比退火高,冷却速度也要比退火快,这样才能得到更细小的马氏体结构,从而提高材料的硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热至一定温度,然后迅速冷却到室温的一种热处理方法。
淬火可以使材料产生马氏体,从而提高其硬度和强度,但也会导致材料变脆。
因此在淬火后还需要进行回火处理,以提高材料的韧性。
回火是指将淬火后的金属材料重新加热到一定温度,然后保温一段时间,最后冷却到室温的一种热处理方法。
回火可以消除淬火后的内部应力,降低材料的硬度,提高其韧性。
固溶处理是指将固溶体加热到一定温度,然后保温一段时间,最后迅速冷却的热处理方法。
固溶处理可以使合金中的固溶体中的固溶体和析出物达到热平衡,在这个温度下,合金的强度和硬度会下降,但塑性和韧性会提高。
时效处理是指将合金经过固溶处理后,再进行一段时间的自然或人工时效,使析出相达到稳定状态的热处理方法。
时效处理可以显著提高合金的强度和硬度。
总的来说,热处理是通过控制材料的组织和性能,来改善材料的力学性能、物理性能和化学性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度和耐磨性,改善其抗疲劳性、塑性和韧性,降低材料的脆性。
不同的热处理方法适用于不同的材料和要求,因此在实际生产过程中需要根据具体需求进行选择和控制。
热处理工艺的控制对材料的性能有着重大的影响。
首先是控制加热温度和保温时间,这直接影响到材料的组织和性能。
加热温度过高或保温时间过长会导致晶粒长大和过热,从而影响到材料的机械性能。
其次是要控制冷却速度,冷却速度过快会产生应力集中和变形,影响材料的性能。
热处理基本知识1/金属材料热处理:金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能,其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
热处理,简单而言就是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
2/钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。
热处理不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
我们上汽股份汽齿总厂由于主要处理工件为齿轮零件,所以在热处理方面主要进行的是金属材料的渗碳淬火热处理。
那么,为什么要选择渗碳淬火,而不是直接淬火,主要是因为齿轮零件在负载运动时,一方面需要零件表面有足够的硬度和强度,另一方面要求心部有足够的韧性,以防齿轮齿牙断裂,因此,低碳合金钢正好可以满足这种要求:通过表面渗碳,使零件表面在淬火后达到高的硬度,而未渗碳的心部组织具有较好的韧性,从而达到变速箱零件的物理要求。
热处理的三阶段:加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的:使钢奥氏体化(一)奥氏体( A)的形成奥氏体晶核的形成:以共析钢为例,A1点W c =0.0218%(体心立方晶格F)W c =6.69%(复杂斜方渗碳体)当T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变、A的形成过程。
金属材料热处理金属材料热处理是指通过控制金属材料在一定温度下的加热和冷却过程,改变其组织结构和性能的方法。
这种处理方法在金属材料制备和加工过程中起着至关重要的作用。
下面是关于金属材料热处理的一些相关内容的介绍。
1.热处理的目的金属材料热处理的主要目的是改变金属材料的组织结构和性能,使其达到特定的要求。
具体包括以下几个方面:(1)改变金属材料的晶粒尺寸和形态,以调整材料的强度、硬度和韧性等力学性能。
(2)改变金属材料的相组成和比例,以提高材料的耐腐蚀性能和耐磨损性能。
(3)改变金属材料的残余应力状态,以提高材料的机械性能和使用寿命。
(4)改变金属材料的导电性、磁性和热传导性等电磁性能,以满足特定的工程要求。
2.常用的热处理方法金属材料热处理中常用的方法包括退火、正火、淬火和回火等。
其基本原理如下:(1)退火:将金属材料加热到一定温度,在恒温下保温一段时间,然后缓慢冷却,以改善材料的塑性、韧性和可加工性等性能。
(2)正火:将金属材料加热到一定温度,保温一段时间,然后快速冷却,以提高材料的硬度和强度等力学性能。
(3)淬火:将金属材料加热到一定温度,保温一段时间,然后快速冷却,以在材料中形成淬火组织,提高材料的硬度和耐磨性能等。
(4)回火:将淬火后的金属材料再次加热到一定温度,保温一段时间,然后冷却,以消除淬火过程中的残余应力和脆性,并调整材料的力学性能。
3.常见的金属材料与热处理方法的应用各种金属材料的组织结构和性能特点不同,因此在热处理过程中需要选择不同的方法和参数。
以下是一些常见金属材料的热处理方法及其应用:(1)碳钢:通过正火和淬火处理,可以提高碳钢的硬度、强度和耐磨性能,广泛应用于机械加工和制造业。
(2)不锈钢:通过固溶和沉淀硬化处理,可以改善不锈钢的耐腐蚀性能和耐磨损性能,常见于化工和海洋工程。
(3)铝合金:通过固溶处理和时效处理,可以改善铝合金的强度、韧性和耐腐蚀性能,常用于航空和汽车制造业。
金属材料热处理
金属材料热处理是指通过在一定温度下加热金属材料,并在适当的条件下进行冷却,以改变其组织和性能的方法。
热处理可以使金属材料达到所需的力学性能、物理性能和化学性能,从而满足不同工程需求。
热处理的常用方法有退火、正火、淬火和回火等。
退火是指将金属材料加热至一定温度,然后缓慢冷却至室温的过程。
通过退火,可以有效减少和消除内应力,改善材料的可加工性和塑性,提高韧性,同时还可以提高晶粒的细化程度,提高材料的强度和硬度。
正火是将金属材料加热至一定温度,保持一段时间后,以充分均匀冷却的方法进行处理。
正火旨在改善材料的力学性能,提高材料的硬度和强度。
正火一般用于低碳钢、合金钢等材料。
淬火是将金属材料加热至临界温度以上,然后迅速冷却的过程。
淬火使金属材料经历快速冷却的相变过程,产生马氏体结构,从而提高材料的硬度和强度,但会降低韧性。
回火是将经过淬火处理的金属材料再次加热至较低的温度,然后冷却。
回火旨在调整淬火后产生的组织和性能,使材料达到一定的硬度、强度和韧性的平衡。
除了上述常用的热处理方法,还有一些特殊的热处理方法,如表面淬火、气体渗碳和氮化等。
这些方法可以在特定条件下,
通过改变材料表面的组织和性能,进一步提高材料的耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性。
总结起来,金属材料热处理通过在一定温度下对金属材料进行加热和冷却的方式,改变了材料的晶体结构和组织,从而影响了材料的力学性能、物理性能和化学性能。
热处理是金属加工工艺中不可或缺的重要环节,可以使金属材料达到各种工程需求。
金属材料热处理金属材料热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺操作,改变金属材料的组织结构和性能,以达到满足特定要求的目的。
热处理是金属材料加工过程中非常重要的一环,能够显著提高金属材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能,同时也能改善其加工性能和使用性能。
本文将对金属材料热处理的基本原理、常见方法和应用进行介绍。
一、热处理的基本原理。
金属材料的组织结构和性能与其晶粒大小、晶界分布、相组成等密切相关。
在热处理过程中,通过控制金属材料的加热温度、保温时间和冷却速度等参数,可以改变其晶粒大小和分布,调整相组成,从而达到改善材料性能的目的。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等,它们分别适用于不同类型的金属材料和不同的性能要求。
二、常见的热处理方法。
1. 退火。
退火是将金属材料加热至一定温度,保持一定时间后,以适当速度冷却到室温的热处理工艺。
退火可以消除材料内部应力,软化材料,改善塑性,提高加工性能。
常见的退火工艺包括全退火、球化退火、再结晶退火等。
2. 正火。
正火是将金属材料加热至临界温度以上,然后在空气中冷却的热处理工艺。
正火可以提高材料的硬度和强度,改善耐磨性和耐蚀性。
常见的正火工艺包括普通正火、等温正火等。
3. 淬火。
淬火是将金属材料加热至临界温度以上,然后迅速冷却到室温的热处理工艺。
淬火可以使材料获得高硬度和高强度,但也容易导致脆性。
因此,在淬火后通常需要进行回火处理,以提高材料的韧性。
4. 回火。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热至较低的温度,然后保温一定时间后冷却的热处理工艺。
回火可以降低材料的硬度和强度,提高其韧性和韧韧性。
常见的回火工艺包括低温回火、中温回火、高温回火等。
三、热处理在金属材料加工中的应用。
金属材料热处理在机械制造、汽车制造、航空航天、船舶制造等领域都有着广泛的应用。
通过合理的热处理工艺,可以使金属材料获得理想的力学性能和物理性能,满足不同工程要求。
例如,通过淬火处理可以制备高强度的齿轮、轴承等零部件;通过回火处理可以制备具有良好韧性和韧韧性的焊接结构;通过正火处理可以制备具有优良耐磨性的刀具等。
金属材料热处理介绍金属材料热处理是一种通过控制金属材料的温度和时间来改变其组织结构和性能的过程。
热处理可以使金属材料具有更优良的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性,从而满足不同工程应用的需求。
本文将介绍金属材料热处理的基本原理、常见热处理工艺以及热处理后金属材料的性能改变。
基本原理金属材料在加热到一定温度时,其晶格结构会发生改变,原子间距离增大,原子扩散增强。
通过控制加热温度和加热时间,可以使金属材料转变为不同的晶体结构,从而改变其性能。
金属材料的晶体结构分为几种,常见的有: - 面心立方结构(FCC) - 体心立方结构(BCC) - 六方最密堆积结构(HCP)常见热处理工艺1. 退火退火是将金属材料加热到一定温度,然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
退火可以消除金属材料的内部应力、改善其塑性和韧性,并使其晶粒尺寸增大。
常见的退火工艺有: - 全退火:将金属材料加热到高温,保持一段时间后,缓慢冷却。
-等温退火:将金属材料加热到高温,保持一段时间后,快速冷却到较低温度,再保持一段时间后缓慢冷却。
- 正火退火:将金属材料加热到一定温度,然后冷却至室温。
硬化是通过加热金属材料到一定温度,然后迅速冷却的热处理工艺。
硬化可以使金属材料的晶粒细化,增加其强度和硬度。
常见的硬化工艺有: - 马氏体转变(MART):将金属材料加热到临界温度,然后迅速冷却至室温,使其形成马氏体结构。
马氏体具有高硬度,但脆性较高。
- 固溶处理:将合金材料加热到固溶温度,然后在空气中迅速冷却。
固溶处理可以使合金的溶剂中形成固溶体,提高其强度和硬度。
3. 淬火淬火是将金属材料加热到临界温度,然后迅速冷却至室温的热处理工艺。
淬火可以产生高强度和高硬度的组织结构,但会增加金属的脆性。
因此,淬火后常需要进行回火处理来降低脆性并提高韧性。
常见的淬火工艺有: - 水淬:将金属材料放入水中冷却。
- 油淬:将金属材料放入油中冷却。
- 气体淬:将金属材料放入气体中冷却。
金属材料与热处理基本知识一、铁碳合金的基本组织1、铁素体碳在α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,用F表示。
强度和硬度很低,塑韧性好。
2、奥氏体碳在γ-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体,用A表示。
塑性好,在锻造、轧制时常要加热到A区域,易于加工。
3、渗碳体铁与碳形成的金属化合物称为渗碳体,用Fe3C表示。
硬度高,脆性大。
4、珠光体F与Fe3C混合物,用P表示。
强、韧性介于两者之间。
5、莱氏体A与Fe3C混合物(P+Fe3C)用Ld表示。
硬度高,塑性差。
二、铁碳合金状态图1、状态图主要点、线ABCD线:液相线,液相冷却至此开始析出,加热至此全部转化。
AHJECF线:固相线,液态合金至此线全部结晶为固相,加热至此开始转化GS线:A3线,A开始析出F的转变线,加热时F全部溶入AES线:Acm线,C在A中溶解度曲线,Fe3CⅡ析出线加热时Fe3CⅡ全部溶入AECF线:共晶线,含C量2.11-6.69%至此发生共晶反应,结晶出A与Fe3C混合物,莱氏体。
PSK线:共析线(A1线),含C量在0.0218-6.69%至此反生共析反应,产生出珠光体GP线—铁素体析出终了线PQ线—Fe3CⅢ析出线2、典型铁碳合金的结晶过程(1)、60钢1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3~4点A+F → 4点室温P+F(2)、 T7钢1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3点室温P(3)、T12钢1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3~4点A+ Fe3CⅡ→ 4点室温P+ Fe3CⅡ3、铁碳合金分类钢是含C量0.0218~2.11%的铁碳合金。
亚共析钢含C量0.0218-0.77%;共析钢:含C量 0.77%;过共析钢含C量0.77-2.11%4、铁碳合金相图的应用铸造方面:选择合适的浇铸温度,流动性好。
煅造方面:选择合适的温度区,奥氏体区。
热处理方面:退火、正火、淬火、回火等。
一:珠光体类型组织有哪几种?他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同?答:珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态,前者渗碳体呈片状,后者呈粒状。
它们的形成条件,组织和性能不同。
1、片状珠光体的形成,同其他相变一样,也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。
由Fe-Fe3C相图可知,Wc=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。
在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。
根据片间距的大小,可将珠光体分为三类。
在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗,在片间距为0.6-1.0um,称为珠光体,通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。
在650-600℃温度范围内形成的珠光体,其片间距较细,约为0.25-0.3um,只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态,这种细片状珠光体有称作索氏体。
在600-550℃更低温度下形成的珠光体,其片间距极细,只有0.1-0.15um。
在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色,只有在电子显微镜下才能区分出来。
这种极细的珠光体又称为托氏体。
片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。
共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。
片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。
2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。
粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成,也可由片状珠光体球化而成,还可以由淬火组织回火形成。
与片状珠光体相比,粒状珠光体的硬度和强度较低,塑性和韧性较好。
二:贝氏体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?答:在贝氏体区较高温度范围内(600-350℃)形成的贝氏体叫上贝氏体,在较低温度范围内(350℃-Ma)形成的贝氏体叫下贝氏体。
上贝氏体形成温度较高,铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大,碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间,铁素体和碳化物分布有明显的方向性。
这种组织状态使铁素体条间易产生脆裂,铁素体条本身也可能成为裂纹扩展的路径。
下贝氏体中铁素体针细小而均匀分布,位错密度很高,在铁素体内部又沉淀析出细小、多量而弥散的ε-碳化物。
因此下贝氏体不但强度高,而且韧性也很好,即具有良好的综合力学性能。
三:马氏体形态有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同?答:钢中的马氏体有两种基本形态:一种是板条马氏体;另一种是片状马氏体。
板条马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金中形成的一种典型的马氏体组织。
高碳钢(Wc>0.6%)、Wni=30%的不锈钢及一些有色金属的合金,淬火时形成片状马氏体组织马氏体的力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。
四:比较珠光体、索氏体、托氏体和回火珠光体、回火索氏体、回火托氏体的组织和性能答:在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗,在片间距为0.6-1.0um,称为珠光体,通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。
在650-600℃温度范围内形成的珠光体,其片间距较细,约为0.25-0.3um,只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态,这种细片状珠光体有称作索氏体。
在600-550℃更低温度下形成的珠光体,其片间距极细,只有0.1-0.15um。
在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色,只有在电子显微镜下才能区分出来。
这种极细的珠光体又称为托氏体。
回火温度升高到400℃以后,由针状α相无共格联系的细粒状渗碳体组成的机械混合物叫回火托氏体淬火刚在500-650℃回火得到了回复或再结晶了的铁素状和颗粒状Fe3c的机械混合物叫回火索氏体五:比较过共析钢的TTT曲线和CCT曲线的异同点。
为什么在连续冷却过程中得不到贝氏体组织?与亚共析钢CCT曲线中Ms线相比较,过共析钢的Ms线有何不同点,为什么?答:CCT曲线与TTT曲线的比较相同点:CCT曲线与TTT曲线都没有贝氏体转变区,且CCT曲线可看成无数个温差很小的等温转变过程不同点:1、CCT曲线中珠光体开始转变线和珠光体转变终了线均在TTT 曲线的右下方。
这说明与等温转变相比,连续冷却转变的转变温度较低,孕育区较长。
2、TTT曲线珠光体开始转变线相切的冷却速度Vc">CCT曲线中的Vc,Vc"大致为Vc的1.5倍无贝氏体的原因:由于共析钢含碳量高,使贝氏体的孕育期延长,连续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却至低温亚共析钢CCT曲线出现了先共析铁素体析出区域和贝氏体转变区域,此外Ms线右端下降,这是由于先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使周围奥氏体富碳所致。
过共析钢CCT曲线与共析钢较为相似,在连续冷却过程中也无贝氏体区。
所不同的是有先共析渗碳体析出区域,此外Ms线右端升高,这是由于先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳造成的。
六:为了提高过共析钢的强韧性,希望淬火时控制马氏体使其具有较低的含碳量,并希望有部分板条马氏体。
试问如何进行热处理才能大道上述目的?答:可以用较低温度快速、短时间加热搓火方法,保留较多的未溶碳化物,降低奥氏体中的含碳量来阻止高碳的形成七:何为钢的退火?退火种类及用途如何?答:退火:将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度,保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺1、完全退火:将钢材加热至Ac3以上20-30℃,保温足够长时间,使组织完全奥氏体化后缓慢冷却,以获得近于平衡组织的热处理工艺。
(主要用于呀共析钢Wc=0.3%-0.6%,目的是均匀组织,细化晶粒,消除内应力,降低硬度和改善钢的切削加工)2、不完全退火:将钢加热至Ac1-Ac3或Ac1-Accm之间,经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺(对于呀共析钢来说,为了增大片间距,降低硬度,消除内应力。
对于过共析钢主要为了获得球状珠光体组织以消除内应力,降低硬度,改善切削加工性能)3、球化退火:是使钢中碳化物球化,获得粒状珠光体的一种热处理工艺(主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。
其目的是降低硬度,均匀组织,改善切削加工性,并为淬火作组织准备)4、均匀化退火:它是讲钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下时间保温,然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。
(用于消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化)5、去应力退火和再结晶退火:①去应力退火:在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1以下某一温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺(用于消除铸件、锻件、焊接件及机械加工件中的残留内应力,以提高尺寸稳定性,防止工作变形和开裂)②再结晶退火:把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒。
(用于消除、加工硬化和残留内应力)八:何为钢的正火?目的如何?有何应用?答:正火:是将钢加热到Ac3或Accm以上适当温度(30-50℃),保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺目的:①可作为预备热处理,为机械加工提供适宜的硬度,又能细化晶粒,消除应力,消除魏氏组织和带状组织,为最终热处理提供合适的组织状态②可作为最终热处理,为某些受力小,性能要求不高的碳素钢结构工件提供合适力学性能③消除过共析钢网状碳化物,为球化退火做好组织准备应用:①改善低碳钢的切削加工性能②消除中碳钢的热加工缺陷③消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火④提高普通结构件的力学性能九:淬火的目的是什么?淬火的方法有几种?比较淬火的方法的优缺点。
答:主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体,然后配上以不同温度回火获得各种需要的性能。
1、单液淬火法:将加热至奥氏体状态的工件放入某种淬火介质中,连续冷却至介质温度的淬火方法。
优点是操作简便。
但只适合用于较小尺寸且形状简单的工件,对尺寸较大的工件实行单液淬火容易产生较大的变形或开裂2、双液淬火法:将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时,再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却,直至马氏体的转变。
3、分级淬火法:将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的Ms点的盐浴或浴炉中保温,当工件内外温度均匀后,再从浴炉中取出空冷至室温,完成马氏体的转变4、等温淬火:将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某温度盐浴中,等温保持足够长时间,使之转变为下贝氏体组织,然后取出在空气中冷却的淬火方法十:试诉亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。
为什么过共析钢淬火加热温度不能超过ACcm线?答:亚共析钢通常加热至AC3以上30-50℃,过共析钢加热至AC1以上30-50℃如果超过Acm,碳化物将全部溶入奥氏体中,使奥氏体中含碳量增加,降低钢的Ms和Mf点,淬火后残留奥氏体量增多,会降低钢的硬度和耐磨性;淬火温度过高,奥氏体晶粒粗化,含碳量又高,淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体,使钢的脆性增大;此外高温加热,淬火应力大,氧脱碳严重,也增大钢件的变形和开裂倾向十一:何谓钢的淬透性、淬硬性?影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么?答:淬透性的概念:钢的淬透性是指奥氏体化的钢在淬火时获得马氏体的能力,其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层的深度和硬度分布表示。
淬透层:钢是马氏体的那一部分为淬透层淬透层深度:从淬火工件表面至半驱体驱距离作为淬透层深度淬硬性:表示钢淬火时的硬化能力,用淬成马氏体可得到的最高硬度表示,它主要取决于M中含碳量,M中含碳量越高,钢的淬硬性越高淬透性是钢的一种属性,相同奥氏体化温度同一钢,其淬透性不变,它不随工件形状尺寸,和介质冷却能力而变化淬透层深度与钢的淬透性、工件尺寸,淬火介质有关十二:何谓调质处理?回火索氏体比正火索氏体的力学性能为何较优越?答:习惯上将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理回火索氏体一般为球状和粒状碳化物,其硬度较好,塑性好,有利于车加工等,综合机械性能较好。
而正火索氏体对碳化物量细片状,硬度较高。
抗弯曲的机械性能较好,不利于机械加工,应该是各有其用,取其所长。