钢材的热处理工艺
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钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式有多种,通常根据钢材的用途和要求来选择合适的热处理工艺。
以下是几种常见的钢的热处理工艺方式:
1. 淬火(Quenching):将高温加热后的钢材迅速冷却,使其组织转变为马氏体或贝氏体,从而增加钢材的硬度和强度。
2. 回火(Tempering):在淬火后,将钢材重新加热至一定温度,然后冷却至室温,通过调整回火温度和时间,可以使钢材的硬度和强度适度下降,同时还能提高钢材的韧性。
3. 规定化处理(Normalizing):将高温加热后的钢材在空气中冷却,使其组织均匀化,消除内部应力,提高钢材的韧性和延展性。
4. 淬火与回火组合(Quenching and Tempering):首先进行淬火使钢材达到一定的硬度和强度,然后进行回火处理以提高钢材的韧性,同时保持较高的强度。
5. 固溶处理(Solution Treatment):将钢材加热至足够高的温度后快速冷却,使固溶体内的溶质均匀溶解,从而改善钢材的塑性和加工性能。
6. 淬火回火组合与固溶处理相结合:根据具体需求,可以将淬火回火组合和固溶处理相结合,以综合提高钢材的硬度、韧性和耐蚀性等性能。
上述的热处理工艺方式只是钢材热处理中的一部分,不同钢材和具体要求还可以采用其他的热处理工艺方式,如时效处理、退火处理等。
热处理的选择和控制对于钢材的性能和质量有着重要的影响,需要根据具体情况进行调整和优化。
钢的热处理第一章钢的热处理热处理工艺包括:将钢材或钢制件加热到预定温度,在此温度下保温一定时间。
然后一定的冷却速度冷却下来,达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。
1□□钢的加热1.1□制定钢的加热制度加热温度、加热速度、保温时间。
1.1.1加热温度的选择加热温度取决于热处理的目的。
热处理分为:淬火、退火、正火、和回火等。
淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织,使钢具有高的硬度;退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织,因此其加热温度不同。
在具体制定加热温度时应按以下原则:热处理工艺种类及目的要求;被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态;钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。
对于碳钢及低合金钢的加热温度:亚共析钢淬火温度:A C3以上30~50℃;过共析钢淬火温度:A C3以上30~50℃;亚共析钢完全退火:A C3以上20~30℃;过共析钢不完全退火:A C3以上20~30℃;正火A C3或A CM以上30~50℃;1.1.2加热速度的选择必须根据钢的化学成分及导热性能;钢的原始状态及应力状态;钢的尺寸及形状来确定加热速度。
如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时,在加热是应特别注意。
对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。
钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同,主要有以下几点:a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小;b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小;c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小;d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。
1.1.3钢在加热时的缺陷a) 过热:过热就是由于加热温度过高,加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。
粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织,并往往出现魏氏组织,结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。
已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。
b) 强烈过热:加热温度过高或加热保温时间过长,使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的硫与氧在高温下溶解于奥氏体中,在冷却过程中硫或氧以化合物形态沿粗大的奥氏体晶界析出。
钢材常用的热处理方法及常见零件的热处理工艺一、钢材常用的热处理方法1、正火钢的正火就是将钢加热到适当温度,保温一定时间,然后在空气中进行冷却。
正火的目的是为了材料的组织均匀,增加强度与靭性,消除粗切削加工后的加工硬化现象,改善切削加工性能,并为其后的淬火做细化晶粒的组织准备。
2、淬火钢的淬火就是将钢加热到临界温度以上,保持一定时间,然后在适当的淬火介质中进行冷却,以获得较好的组织结构和性能。
钢经过淬火后,其硬度和强度均显著提高。
钢的加热情况可以其灼热的颜色来判定。
钢加热温度的选择见表1。
钢经过淬火,虽然会提高其硬度和强度,但由于淬火会产生内应力使钢变脆,所以淬火后必须进行回火。
3、回火钢的回火就是将钢件淬火后再加热到适当温度,并保温一定时间,然后在空气中或在水、油等介质中冷却到室温。
回火的目的是为了消除淬火时产生的内应力,减少脆性,提高钢的塑性和韧性,改善加工性能。
钢的回火分为高温回火、中温回火和低温回火3种。
碳素工具钢的回火温度见表2。
表2碳素工具钢的回火温度4、退火钢的退火就是将钢加热到临界温度以上,保温适当时间,然后在炉中缓缓冷却。
退火的目的是为了消除内应力和组织不均匀及晶粒粗大等现象,降低硬度,消除坯件的冷硬现象,提岛切削加工性能。
碳钢的退火规范见表3。
表3碳钢的退火规范注:临界温度是指在该温度下,钢的组织发生了变化。
二、几种常见零件的热处理1、齿轮机床齿轮的热处理见表3。
2、蜗轮蜗轮的热处理见表43、丝杠丝杠广泛应用于机床和各种机械的传动机构中。
丝杠传动能保证直线移动有较高的精确性和均匀性。
为此,丝杠必须具有一定的强度及较高的耐磨性和精度保持性。
丝杠的材料必须具有足够的机械性能和良好的切削加工性。
经过热处理后,应具有较高的硬度和最小的变形。
为了避免弯曲变形,丝杠的热处理通常都在井式炉中进行。
丝杠如果变形,必须进行校直(并且,最好是热校直)。
但是经过校直的丝杠,必须进行彻底的消除内应力的处理。
钢材热处理的四种方法
钢材热处理是钢铁制造业中的一项重要工艺,它能够改变钢材的组织结构和性能,增强钢材的强度、韧性和耐磨性。
现在,我们将介绍热处理钢材的四种方法。
1. 火焰淬火
火焰淬火是一种常见的钢材热处理方法,它通过在钢材表面加热的同时,使用水、油或空气急冷的方式来迅速冷却钢材。
这种方法可以提高钢材的硬度和韧性,适用于生产高强度、高韧性的组件。
2. 淬火加回火
淬火加回火是一种将淬火和加回火结合起来的热处理方法。
首先,在高温下进行淬火,然后在适当的温度下进行回火,可以使钢材获得较高的强度和韧性。
这种方法适用于制造高强度和高耐磨性的零件。
3. 退火
退火是一种将钢材加热至一定温度,然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材改善韧性和可塑性,较好地适用于制造需要弯曲、拉伸和冲压的钢材产品。
4. 软化处理
软化处理是一种将钢材加热至高温,然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材获得较高的可塑性和韧性,具有优良的加工和成形
性能。
总的来说,这四种方法是钢材热处理中较为基础和常见的方法。
每种方法都有其特定的优缺点和适用范围,因此在选择热处理方法时,需要结合不同的钢材类型和使用条件来进行选择。
钢材热处理的四种方法钢材热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺,改变钢材的组织和性能,以达到一定的技术要求。
在工程实践中,钢材热处理是非常重要的一环,可以有效提高钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能。
下面将介绍钢材热处理的四种常见方法。
首先,淬火是一种常见的钢材热处理方法。
淬火是指将钢材加热至临界温度以上,然后迅速冷却到室温或低温,使其组织发生相变,从而获得高硬度和高强度。
淬火是通过快速冷却来固溶过饱和的碳元素,形成马氏体组织,从而提高钢材的硬度。
淬火后的钢材具有较高的表面硬度和内部强度,适用于制作刀具、弹簧等工件。
其次,回火是钢材热处理的另一种重要方法。
回火是指将淬火后的钢材加热至较低的温度,保温一定时间后再冷却,目的是消除淬火产生的残余应力和改善硬度。
回火可以使钢材获得适当的硬度和韧性,提高其耐磨性和抗断裂性能,适用于制作各种机械零件和工具。
另外,正火是一种钢材热处理方法,也称为退火。
正火是将钢材加热至适当温度,保温一定时间后缓慢冷却,目的是使钢材内部组织发生均匀的晶粒再结晶和析出碳化物,从而获得较好的韧性和塑性。
正火后的钢材具有较低的硬度和较高的韧性,适用于制作焊接零件和需要较高韧性的零件。
最后,固溶处理是一种钢材热处理方法,主要用于不锈钢和高温合金等特殊钢材。
固溶处理是将钢材加热至固溶温度,然后保温一定时间后迅速冷却,目的是溶解钢材中的合金元素和固溶相,从而提高钢材的塑性和加工性能。
固溶处理后的钢材具有较好的塑性和韧性,适用于制作航空发动机零件和化工设备等高温高压工件。
综上所述,钢材热处理的四种方法分别是淬火、回火、正火和固溶处理。
每种方法都有其适用的钢材和工件类型,通过合理选择和控制热处理工艺参数,可以使钢材获得理想的组织和性能,满足不同工程要求。
在实际生产中,需要根据具体情况选择合适的热处理方法,以确保钢材具有良好的性能和可靠的使用寿命。
常用钢材热处理方法及目的常用钢材热处理方法一.淬火将钢制零件加热到临界温度以上40~60℃,保持一定时间并快速冷却的热处理方法称为淬火。
常用的快速冷却介质为油、水和盐水溶液。
淬火加热温度及冷却介质热处理规范见表淬火的目的是:使钢件获得高的硬度和耐磨性,通过淬火钢件的硬度一般可达hrc60~65,但淬火后钢件内部产生了内应力,使钢件变脆,因此,要经过回火处理加以消除。
钢件的淬火处理,在机械制造过程中应用比较普遍,它常用的方法有:1.单液淬火:将钢件加热至淬火温度,并在一种冷却剂中冷却一段时间。
这种热处理方法称为单液淬火。
适用于形状简单、技术要求低的碳钢或合金钢,以及工件直径或厚度大于5~8mm的碳钢,用盐水或水冷却;油冷却用于合金钢。
在单液淬火中,水冷容易变形和开裂;油冷却容易产生硬度不足或不均匀。
2.双液淬火:将钢件加热到淬火温度,经保温后,先在水中快速冷却至300~400℃,在移入油中冷却,这种处理方法,称为双液淬火。
形状复杂的钢件,常采用此方法。
它既能保证钢件的硬度,又能防止变形和裂纹。
缺点是操作难度大,不易掌握。
3.火焰表面淬火:将乙炔和氧气的混合燃烧火焰喷在工件表面,加热至淬火温度,然后立即向工件表面喷水。
这种处理方法称为火焰表面淬火。
适用于单件生产,要求高表面或局部表面硬度和耐磨钢件。
缺点是操作困难。
4.表面感应淬火:将钢件放人感应器内,在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场,钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流,使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度,立即把水喷射到钢件表面。
这种热处理方法,称为表面感应淬火。
经表面感应淬火的零件,表面硬而耐磨,而内部有较好的强度和韧性。
这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。
根据电流频率的不同,表面感应淬火可分为高频淬火、中频淬火和工频淬火。
高频淬火电流频率为100~150kHz,硬化层深度为1~3mm。
适用于齿轮、花键轴、活塞等小零件的淬火;中频淬火电流频率为500~10000Hz,硬化层深度为3~10mm。
常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。
常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。
1. 退火退火是指将钢加热到一定温度,然后缓慢冷却。
退火工艺分为完全退火和等温退火两种。
完全退火是将钢材加热至超过临界温度,然后慢慢降温。
等温退火是将钢材加热至超过临界温度,然后在等温时间内,使钢材的温度均匀,从而使钢材的组织变得均匀,于是提高了钢材的韧性。
2. 正火正火是将钢加热到一定温度,然后快速冷却。
正火一般分为低温正火,中温正火和高温正火三种。
低温正火使钢材的硬度提高,但是韧性降低。
高温正火使钢材的韧性提高,但是硬度降低。
中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。
3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度,然后快速冷却。
淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。
油淬适用于要求较低的钢材,水淬适用于要求较高的钢材,气淬适用于要求最高的钢材。
淬火后钢材的硬度很高,但是韧性降低,此时需要回火来消除内部应力,提高钢材的韧性。
4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间,然后由于自然冷却所形成的工艺。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火提高了钢材的韧性,但是硬度降低。
高温回火提高了钢材的韧性,但是硬度降低。
5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺,用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
表面淬火和淬火不同的是,只在钢材表面进行加热和快速冷却。
这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大,但是对钢材硬度的提高不大。
总之,钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法,常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。
45钢的热处理方法45钢是一种常用的工程结构钢,其热处理方法对于提高钢材的力学性能和使用寿命非常重要。
本文将介绍45钢的热处理方法,包括退火、正火、淬火和回火等工艺,以及其对钢材性能的影响。
1. 退火:退火是通过加热和缓慢冷却的方式,使钢材达到均匀的组织和较低的硬度。
对于45钢来说,一般采用全退火或球化退火工艺。
全退火是将钢材加热至800-860℃,保持一定时间后,缓慢冷却至室温。
球化退火是在全退火的基础上,再加热至740-760℃,保持一定时间后,缓慢冷却。
退火处理可以消除残余应力,改善钢材的可加工性和塑性,提高韧性。
2. 正火:正火是通过加热和适当冷却的方式,使钢材获得较高的硬度和一定的韧性。
对于45钢来说,正火温度一般为850-880℃,冷却介质可以是油或水。
正火处理可以提高钢材的硬度和强度,但韧性相对较低。
3. 淬火:淬火是通过迅速冷却的方式,使钢材获得高硬度和高强度的同时,保持一定的韧性。
对于45钢来说,淬火温度一般为820-850℃,冷却介质可以是水、油或聚合物溶液。
淬火处理可以提高钢材的硬度、强度和耐磨性,但也会增加脆性和应力,需要进行适当的回火处理。
4. 回火:回火是通过加热和适当冷却的方式,使钢材在淬火后获得一定的韧性和较低的硬度。
对于45钢来说,回火温度一般为150-350℃,冷却介质可以是空气或油。
回火处理可以消除淬火过程中产生的内部应力,改善钢材的韧性和可加工性。
总结:45钢的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火等工艺。
退火处理可以消除残余应力,改善钢材的可加工性和塑性,提高韧性;正火处理可以提高钢材的硬度和强度;淬火处理可以提高钢材的硬度、强度和耐磨性,但也会增加脆性和应力,需要进行适当的回火处理;回火处理可以消除淬火过程中产生的内部应力,改善钢材的韧性和可加工性。
不同的热处理方法可以根据具体的应用要求选择,以达到最佳的钢材性能。
65mn热处理工艺
65Mn热处理工艺是将高强度钢中含有铬、锰等元素的钢材,在一定
的温度条件下加热,使其内部组织结构改变,从而形成脆性相等强度材料。
65Mn热处理工艺包括预热、热处理等步骤,步骤如下:
1、预热:使用高温台炉,将钢材加热到一定温度,约为800℃左右,并保持在温室中。
2、热处理:然后将钢材放入室温空气下,加热到约850~900℃,保
持在室温空气中,使钢材慢慢冷却。
3、回火处理:然后将该钢材放入空气中,加热到约450~500℃,在
低温恒温中保持一定时间,使钢材充分回火。
4、整理:在室温处理完成后,将钢材放入水中冷却,使钢材变得更硬。
最后,用砂轮磨光,获得精细的表面。
45钢热处理工艺要求热处理是指通过对金属材料的加热和冷却过程来改变其组织和性能的一种工艺。
对于45钢这种碳素结构钢而言,热处理过程对其机械性能、物理性能和化学性能具有重要影响。
下面将介绍45钢热处理工艺要求。
1.热处理目的和要求热处理的主要目的是通过控制钢材的加热温度、保温时间和冷却速率,使45钢的组织得到改善,提高其力学性能和硬度。
热处理应使45钢达到以下要求:-确保45钢的均匀组织和性能;-改善45钢的塑性和韧性;-提高45钢的强度和硬度。
2.热处理工艺45钢的热处理工艺通常包括加热、保温和冷却三个步骤。
具体的工艺参数如下:2.1加热温度加热温度是热处理中最重要的参数之一、对于45钢来说,加热温度通常在750°C至820°C之间。
过高或过低的加热温度都会导致45钢组织和性能不稳定。
2.2保温时间保温时间是指将加热到所需温度的钢材在该温度下保持一定时间。
对于45钢来说,保温时间通常是根据钢材的截面厚度来确定的。
通常情况下,较厚的截面需要较长的保温时间,较薄的截面需要较短的保温时间。
2.3冷却速率冷却速率是指热处理后钢材从高温到室温的冷却速度。
对于45钢来说,冷却速率通常是通过控制冷却介质(如水、油等)的性质和温度来实现的。
冷却速率较快会提高45钢的硬度和强度,但会降低其塑性和韧性。
3.热处理工艺控制为了确保热处理过程的质量和稳定性,需要进行工艺控制,主要包括以下几个方面:3.1温度控制对于45钢的热处理过程,必须精确控制加热和保温温度。
可以通过采用电炉、焊接加热或加热炉等设备来保证温度的均匀性和稳定性。
3.2保温时间控制根据钢材的不同性质和要求,控制保温时间是确保热处理效果的关键。
保温时间的控制可以通过计时器或传感器来实现。
3.3冷却速率控制冷却速率控制可以通过合理选择冷却介质和冷却方法来达到。
对于45钢而言,水冷却和油冷却是常用的方法。
在实际操作过程中,应掌握适当的冷却速率,以保证45钢的组织和性能满足要求。
钢铁热处理的四种基本工艺什么是退火钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将金属或合金加热到适当的温度,保持一定的时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火的目的:退火所能达到的目的主在是:消除锻件及焊接结构的应力,消除冷加工后的加工应力,避免零件在加热和使用过程中产生变形及开裂;消除铸件和锻件的不均匀组织和粗大晶粒,消除合金钢硬而脆的特性,改善其切削加工的性能,胀管时的管头,胀接前也要进行退火。
(1) 降低硬度,改善切削加工性;(2)消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;(3)细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。
在生产中,退火工艺应用很广泛。
根据工件要求退火的目的不同,退火的工艺规范有多种,常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
正火与退火的区别,处理温度正火的冷却速度比退火快,得到的组织较细,工件的强度和硬度比退火高。
对于高碳钢的工件,正火后硬度偏高,切削加工性能变差,故宜采用退火工艺。
从经济方面考虑,正火比退火的生产周期短,设备利用率高,生产效率高,节约能源、降低成本以及操作简便,所以在满足工作性能及加工要求的条件下,应尽量以正火代替退火。
退火和正火可在电阻炉或煤、油、煤气炉中进行,最常用的是电阻炉。
电阻炉是利用电流通过电阻丝产生的热量来加热工件,同时用热电偶等电热仪表控制温度,操作简单、温度准确。
在加热过程中,由于工件与外界介质在高温下发生化学反应,当加热温度和加热速度控制不当或装炉不合适时,会造成工件氧化、脱碳、过热、过烧及变形等缺陷。
因此要严格控制加热温度和加热速度等。
图2-2为退火和正火的加热温度范围。
什么样叫金属冷加工硬化现象?在工程中,有时需用对钢件进行冷加工,如锻打、压延、弯曲、冲压等。
当冷加工产生塑性变形时,不但其外形发生了变化,其内部的晶粒形状也会发生变化,晶粒沿受力方向被拉长。
冷加工塑性变形较大时,还会产生较大内应力。
这种现象称为冷加工硬化。
利用冷加工硬化对钢材使用强度的提高是有限的,而冷加工硬化引起的塑性降低及残存的内应力则是有害的。
skd11的热处理工艺
SKD11是一种工具钢,常用于制造冷模具、热模具、机械零
件和切削工具等。
下面是SKD11的常见热处理工艺:
1. 预热:将SKD11钢件加热至介于500°C到650°C之间,保
持一段时间,目的是均匀加热以减少冷却时的应力产生。
2. 加热:将预热后的钢件进一步加热到高温状态,通常为1000°C到1050°C之间,保持一段时间,使钢件完全均匀加热。
3. 保温:将加热后的钢件保持在高温状态下,时间根据钢件的尺寸和厚度来确定,一般在15分钟到2小时之间。
4. 淬火(冷却):快速将保温后的钢件从高温状态快速冷却到室温,通常采用油淬或气体淬火。
淬火的目的是使钢件获得较高的硬度和强度。
5. 回火:将淬火后的钢件再次加热到较低的温度范围,通常为150°C到550°C之间,保持一段时间后冷却。
回火的目的是减
轻淬火时产生的内应力,提高钢件的韧性和耐磨性。
需要注意的是,具体的热处理工艺可能会因钢件的尺寸、形状和要求而有所不同,因此在进行热处理之前应该咨询相关专业人士或参考具体钢材的热处理手册。
20crni2mov热处理工艺
20CrNi2MoV的热处理工艺主要包括以下步骤:
1.预热处理:将钢材加热至790-810℃,保温一定时间后进行缓冷,以
去除钢材中的水分和氧化膜。
2.粗轧处理:将钢材加热至1050-1100℃,保温一定时间后进行轧制。
轧制后的钢材温度应控制在650-700℃之间。
3.精轧处理:将钢材再次加热至1050-1100℃,保温一定时间后进行轧
制。
轧制后的钢材温度应控制在650-700℃之间。
4.空冷处理:将钢材在空气中冷却,冷却速度应控制适中,避免冷却过
快导致钢材开裂。
5.回火处理:将钢材加热至200-300℃,保温一定时间后进行回火处理。
回火后的钢材硬度应控制在HRC22-28之间。
以上是20CrNi2MoV的热处理工艺,具体的工艺参数可以根据实际情况进行调整。
40crni2mo热处理工艺40CrNi2Mo热处理工艺简介40CrNi2Mo是一种高强度低合金结构钢,具有良好的机械性能和疲劳强度。
为了实现其最佳的性能和耐久性,正确的热处理工艺是至关重要的。
本文将介绍40CrNi2Mo热处理工艺的几个关键步骤。
热处理步骤1.预加热–将40CrNi2Mo钢材放入预热炉中,进行均匀的加热,以消除材料内部的应力和变形。
–预加热温度一般控制在750°C左右,时间根据材料的厚度而定,通常为1小时左右。
2.固溶处理–将预加热后的40CrNi2Mo钢材放入炉中,加热到适当的温度,使其达到固溶状态。
–固溶温度一般为°C,保持时间根据材料的厚度而定,通常为1-2小时。
3.淬火处理–将固溶处理后的40CrNi2Mo钢材迅速冷却,以快速转变其组织结构。
–淬火介质可以选择水、油或气体,具体选择视材料的要求而定。
–淬火温度和时间应严格控制,以确保获得理想的硬度和组织结构。
4.回火处理–将淬火后的40CrNi2Mo钢材加热到适当的温度,保持一段时间,然后冷却。
–回火温度和时间根据材料的要求而定,通常在°C范围内进行。
–回火处理能够降低40CrNi2Mo钢材的硬度,并增加韧性和强度。
5.表面处理–最后一步是对40CrNi2Mo钢材进行表面处理,以提高其耐腐蚀性和装饰效果。
–常见的表面处理方法包括镀层、涂层、喷涂等。
总结40CrNi2Mo钢材的热处理工艺对于实现其最佳的性能和耐久性至关重要。
通过预加热、固溶处理、淬火处理、回火处理和表面处理等步骤的合理组合,可以获得理想的材料硬度、强度和韧性。
在实际应用中,应根据具体要求和材料特性进行热处理参数的选择和控制,以充分发挥40CrNi2Mo钢材的优势和潜力。
工艺参数选择在进行40CrNi2Mo热处理时,选择合适的工艺参数是至关重要的,以下是一些常用的参数选择原则:1.加热温度:预加热和固溶处理时的加热温度应根据材料的化学成分和性能要求确定。
淬火Hardening or Quenchingcui huǒ(行业内,淬读"zàn"音,即读“zàn huǒ”)钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体[1]化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的根本原因是相变,即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织(或贝氏体组织)。
钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。
淬火工艺最早的史料记载见于《汉书.王褒传》中的“清水焠其峰”。
“淬火”在专业文献上,人们写的是“淬火”,而读起来又称“蘸火”。
“蘸火”已成为专业口头交流的习用词,但文献中又看不到它的存在。
也就是说,淬火是标准词,人们不读它,“蘸火”是常用词,人们却不写它,这是我国文字中不多见的现象。
淬火是“蘸火”的正词,淬火的古词为蔯火,本义是灭火,引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺”。
“蘸火”是冷僻词,属于现代词,是文字改革后出现的产物,“蘸”字本义与淬火无关。
“蘸火”本词为“湛火”,“湛”字读音同“蘸”,而其字形又与水、火有关,符合“水与火合为蔯”之意,字义与“淬火”相通。
“湛火”为本词,“蘸火”则为假借词。
淬火将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。
通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。
另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。
淬火工艺主要用于钢件。
常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。
随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。
与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。
钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体,获得高硬度,然后在适当温度下回火,使工件具有预期的性能。
淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。
为此必须选择合适的冷却方法。
根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和检测方法:淬火工件的硬度影响了淬火的效果。
淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试HRC硬度。
淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。
厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HR N硬度。
在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。
由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一。
淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。
淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。
钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1),故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。
但是,马氏体的脆性很大,加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力,因而不宜直接应用,必须进行回火。
表1钢中铁基固溶体的显微硬度值淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。
机械中重要零件,尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。
为满足各种零件干差万别的技术要求,发展了各种淬火工艺。
如,按接受处理的部位,有整体、局部淬火和表面淬火;按加热时相变是否完全,有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢,该法又称亚临界淬火);按冷却时相变的内容,有分级淬火,等温淬火和欠速淬火等。
工艺过程包括加热、保温、冷却3个阶段。
下面以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。
加热温度以钢的相变临界点为依据,加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒,淬火后获得细小马氏体组织。
碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。
由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢,尤其低合金钢。
亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30~50℃。
从图上看,高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内,故称为完全淬火。
如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度,则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体,即为不完全(或亚临界)淬火。
过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30~50℃,这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。
因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火,淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。
这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。
对于过共析钢,若加热温度过高,先共析渗碳体溶解过多,甚至完全溶解,则奥氏体晶粒将发生长大,奥氏体碳含量也增加。
淬火后,粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加,微裂纹增多,零件的变形和开裂倾向增加;由于奥氏体碳浓度高,马氏体点下降,残留奥氏体量增加,使工件的硬度和耐磨性降低。
常用钢种淬火的温度参见表2。
表2常用钢种淬火的加热温度实际生产中,加热温度的选择要根据具体情况加以调整。
如亚共析钢中碳含量为下限,当装炉量较多,欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限;若工件形状复杂,变形要求严格等要采用温度下限。
保温时间由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。
对整体淬火而言,保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。
对各类淬火,其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。
加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。
-般钢件奥氏体晶粒控制在5~8级。
冷却方法要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体,冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。
工件在冷却过程中,表面与心部的冷却速度有-定差异,如果这种差异足够大,则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体,而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。
为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质,以保证工件心部有足够高的冷却速度。
但是冷却速度大,工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力,可能使工件变形或开裂。
因而要考虑上述两种矛盾因素,合理选择淬火介质和冷却方式。
冷却阶段不仅零件获得合理的组织,达到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的关键环节。
分类可按冷却方式分为单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
冷却方式的选择要根据钢种、零件形状和技术要求诸因素。
单液淬火将工件加热后使用单一介质冷却,最常使用的有水和油两种,其变、温曲线如图2中的曲线1。
为防止工件过大的变形和开裂,工件不宜在介质中冷至室温,可在200~300℃出水或油,在空气中冷却。
单液淬火操作简单易行,广泛用于形状简单的工件。
有时将工件加热后,先在空气中停留-段时间,再淬入淬火介质中,以减少淬冷过程中工件内部的温差,降低工件变形与开裂的倾向,称为预冷淬火。
图2 各种淬火冷却的变温曲线示意图曲线1-单液淬火;曲线2-双液淬火;曲线3-分级淬火;曲线4-等温淬火双液淬火工件加热后,先淬入水或其他冷却能力强的介质中冷却至400℃左右,迅速转入油或其他冷却能力较弱的介质中冷却。
变温曲线如图2中曲线2。
所谓“水淬油冷”法使用得相当普遍。
先淬入冷却能力强的介质,工件快速冷却可避免钢中奥氏体分解。
低温段转入冷却能力较弱的介质可有效减少工件的内应力,降低工件变形和开裂倾向。
本工艺的关键是如何控制在水中停留的时间。
根据经验,按工件厚度计算在水中停留的时间,系数为O.2~O.3s/mm,碳素钢取上限,合金钢取下限。
这种工艺适用于碳素钢制造的中型零件(直径10~40mm)和低合金钢制造的较大型零件。
分级淬火工件加热后,淬入温度处于马氏体点(ms)附近的介质(可用熔融硝盐、碱或热油)中,停留一段时间,然后取出空冷。
变温曲线如图2中曲线3。
分级温度应选择在该钢种过冷奥氏体的稳定区域,以保证分级停留过程中不发生相变。
对于具有中间稳定区(“两个鼻子”)型TTT曲线的某些高合金钢,分级温度也可选在中温(400~600℃)区。
分级的目的是使工件内部温度趋于一致,减少在后续冷却过程中的内应力及变形和开裂倾向。
此工艺适用于形状复杂,变形要求严格的合金钢件。
高速钢制造的工具淬火多用此工艺。
等温淬火工件加热后,淬入温度处于该钢种下贝氏体(B下)转变范围的介质中,保温使之完成下贝氏体转变,然后取出空冷,变温曲线如图2中的曲线4。
等温温度对下贝氏体性能影响较大,温度控制要求严格。
常用钢种的等温温度和时间列于表3。
等温淬火工艺特别适用于要求变形小、形状复杂,尤其同时还要求较高强韧性的零件。
表3 中国常用钢种的等温温度和等温时间回火[编辑本段]钢的回火回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。
回火一般紧接着淬火进行,其目的是:(a)消除工件淬火时产生的残留应力,防止变形和开裂;(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性,达到使用性能要求;(c)稳定组织与尺寸,保证精度;(d)改善和提高加工性能。
因此,回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。
按回火温度范围,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
(1)低温回火工件在250℃以下进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性,降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体,指淬火马氏体低温回火时得到的组织。
力学性能:58~64HRC,高的硬度和耐磨性。
应用范围:刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
(2)中温回火工件在250~500 ℃之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点,适当的韧性。
回火后得到回火托氏体,指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物(或渗碳体)的复相组织。
力学性能:35~50HRC,较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。
应用范围:弹簧、锻模、冲击工具等。
(3)高温回火工件在500℃以上进行的回火。