第二章 退火和正火
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退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的退火、正火、淬火和回火是金属材料加工处理中常用的热处理工艺。
它们在改变金属材料的结构和性能方面起着重要作用。
下面我将详细介绍这四种热处理工艺的定义、种类和目的。
一、退火的定义、种类和目的退火是指将金属材料加热至一定温度,然后在适当时间内缓慢冷却到常温,目的是使金属材料的组织、性能得到改善。
根据不同的金属材料和工艺要求,退火可以分为完全退火、球化退火、局部退火等不同种类。
完全退火适用于细化组织、低硬度和高塑性要求的材料;球化退火适用于高碳钢、合金钢等材料的球化组织,提高加工性能;局部退火适用于局部加工后的材料,消除残余应力。
二、正火的定义、种类和目的正火是指将金属材料加热至临界温度以上,然后在空气中冷却或水中淬火,目的是提高金属材料的硬度和强度。
常见的正火工艺包括空气冷却正火、水淬火等。
空气冷却正火适用于一些低碳钢、合金钢,可以提高硬度和强度;水淬火适用于中高碳钢、合金钢,可以获得更高的硬度和强度。
三、淬火的定义、种类和目的淬火是指将金属材料加热至临界温度以上,然后迅速冷却到室温,以获得马氏体组织和高硬度。
淬火可以分为油淬火、水淬火、盐浴淬火等多种类型。
油淬火适用于较低碳含量的钢,可以降低变形和开裂;水淬火适用于中高碳钢,能够获得更高的硬度和强度;盐浴淬火适用于部分合金钢和特殊材料,可以减少氧化和脱碳。
四、回火的定义、种类和目的回火是指将经过淬火处理的金属材料加热至较低温度,然后进行适当时长的保温,最终冷却。
回火的目的是消除淬火过程中产生的残余应力,调整组织和提高韧性。
常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火等种类。
低温回火适用于高碳合金钢,可以保持硬度的同时提高韧性;中温回火适用于一些工具钢,能使硬度和韧性达到平衡;高温回火适用于低碳钢和合金钢,有助于提高韧性。
个人观点和理解热处理工艺是金属材料加工中至关重要的一环,不同的工艺可以改变金属材料的结构和性能,从而满足不同的工程要求。
退火正火淬火回火的原理退火、正火、淬火和回火是金属热处理中常见的四种工艺方法,用于改善和调整金属材料的组织和性能。
1. 退火:退火是将金属材料加热到一定温度后,经过一定时间保温,再以适宜速率冷却的过程。
退火可以消除金属材料的残余应力,改善塑性和韧性,并使其晶粒细化。
退火的原理主要有以下几个方面:- 晶界迁移:在高温下,金属材料中晶粒边界的能量降低,导致晶界迁移,晶粒尺寸增大。
- 位错运动:退火过程中,位错能够在晶粒中自由移动,减少位错密度,消除残余应力。
- 本质灭解:某些弥散在金属晶粒中的固溶体相会在退火过程中析出,导致晶粒尺寸的变大和晶格的重新排列。
2. 正火:正火是将金属材料加热到适宜温度保持一段时间后,通过空冷或缓慢冷却的方式进行热处理。
正火的主要作用是将金属材料中的非球状晶粒转化为球状晶粒,提高材料的塑性和韧性。
其原理在于:- 形核长大:正火过程中,晶界能量降低,使得新晶粒的形核长大,同时消除以前晶粒的形核。
- 晶粒的再结晶:晶界的迁移和位错的运动都有助于晶粒的再结晶,使晶粒尺寸增大,晶界能量降低。
- 组织均匀化:正火过程还可以减少金属材料中的偏析和组织不均匀性,使其具有更好的力学性能。
3. 淬火:淬火是将材料加热到适宜温度,然后迅速将其冷却到室温或低温的过程。
淬火的目的是通过迅速冷却,使金属材料中的奥氏体转变为马氏体或者贝氏体,从而提高材料的硬度和强度。
淬火的原理主要有:- 马氏体转变:在热处理过程中,奥氏体在快速冷却时无法充分进行相变,形成具有大量位错和高硬度的马氏体。
- 马氏体变形:马氏体具有较高的弹性变形能力,能够在外力的作用下发生形变,从而得到更高的强度。
4. 回火:回火是将淬火后的金属材料加热到一定温度,保温一段时间后再进行冷却的过程。
回火的目的是通过改变淬火形成的马氏体或贝氏体的组织形态,以获得理想的强度和韧性之间的平衡。
回火的原理主要有:- 残余应力的消除:回火过程中,大部分纯铁的碳体会转变为球状石墨,从而减少金属材料中的残余应力。