热处理工艺的分类
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第4章热处理工艺热处理工艺种类很多,大体上可分为普通热处理(或叫整体热处理),表面热处理,化学热处理,特殊热处理等。
4.1钢的普通热处理4.1.1退火将金属或合金加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却(一般为随炉冷却),的热处理工艺叫做退火。
退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变,退火后的组织是接近平衡后的组织。
退火的目的:z降低钢的硬度,提高塑性,便于机加工和冷变形加工;z均匀钢的化学成分及组织,细化晶粒,改善钢的性能或为淬火作组织准备;z消除内应力和加工硬化,以防变形和开裂。
退火和正火主要用于预备热处理,对于受力不大、性能要求不高的零件,退火和正火也可作为最终热处理。
一、退火方法的分类常用的退火方法,按加热温度分为:临界温度(Ac1或Ac3)以上的相变重结晶退火:完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火临界温度(Ac1或Ac3)以下的退火:再结晶退火、去应力退火碳钢各种退火和正火工艺规范示意图:1、完全退火工艺:将钢加热到Ac3以上20~30℃℃,保温一段时间后缓慢冷却(随炉)以获得接近平衡组织的热处理工艺(完全A化)。
完全退火主要用于亚共析钢(w c=0.3~0.6%),一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材,有时也用于它们的焊接件。
低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于切削加工;过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时,Fe3CⅡ会以网状沿A晶界析出,使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低,给最终热处理留下隐患。
目的:细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。
亚共析钢完全退火后的组织为F+P。
实际生产中,为提高生产率,退火冷却至500℃左右即出炉空冷。
2、等温退火完全退火需要的时间长,尤其是过冷A比较稳定的合金钢。
如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温,是A转变为P,再空冷至室温,可大大缩短退火时间,这种退火方法叫等温退火。
工艺:将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度,保温适当时间后,较快冷却到珠光体区的某一温度,并等温保持,使AÆP然后空冷至室温的热处理工艺。
金属热处理工艺的分类及代号金属热处理工艺的分类及代号(GB/T12693-90)1.分类:热处理分类由基础分类和附加分类组成.(1)基础分类根据工艺类型、工艺名称和实践工艺的加热方法,将热处理工艺按三个层次进行分类,见附录表1-1.(2)附加分类对基础分类中某些工艺的具体条件的进一步分类.包括退火、正火、淬火、化学热处理工艺加热介质(附录表1-2);退火冷却工艺方法(附录1-3);淬火冷却介质或冷却方法(附录表(1-4);渗碳和碳氮共渗的后续冷却工艺(附录表1-5),以及化学热处理中非金属、渗金属、多元共渗、熔渗四种工艺按元素的分类.2.代号(1)热处理工艺代号标记规定如下:5热处理 X工艺类型 X工艺名称 X 加热方法附加分类工艺代号(2)基础工艺代号用四位数字表示.第一位数字“5”为机械制造工艺分类与代号中表示热处理的工艺代号;第二,三,四位数字分别代表基础分类中的第二,三,四层次中的分类代号。
当工艺中某个层次不需分类时,该层次用0代号。
(3)附加工艺代号它用英文字母代表。
接在基础分类工艺代号后面。
具体代号见附录表1-2至附录表1-5。
(4)多工序热处理工艺代号多工序热处理工艺代号用破折号将各工艺代号连接组成,但除第一工艺外,后面的工艺均省略第一位数字“5”,如5151-331G表示调质和气体渗碳。
(5)常用热处理工艺代号见附录表1-6。
附录表1-1.热处理工艺分类及代号工艺总称代号工艺类型代号工艺名称代号加热方法代号热处理 5 整热处理体1退火 1加热炉 1正火 2淬火 3感应 2正火和淬火 4调质 5火焰 3稳定化处理 6固溶处理,水韧处理7固溶处理和时效8表面热处理2表面淬火和回火 1电阻 4物理气相沉淀 2化学气相沉淀 3激光 5等离子体化学气相沉淀 4化学热处理3渗碳 1 电子束6碳氮共渗 2渗氮 3 等离子体7氮碳共渗 4渗其他非金属 5其他8渗金属 6多元共渗7溶渗8附录表1-2.加热介质及代号加热介质固体液体气体真空保护气氛可控气氛流态床代号S L G V P C F附录表1-3退火工艺代号退火工艺去应力扩散再结晶石墨化去氢退火球化退火等温退火代号o d r g h s n附录表1-4淬火冷却介质和冷却方法及代号冷却介质和方法空气油水盐水有机水溶液盐浴压力淬火双液淬火分级淬火等温淬火形变淬火冷处理代号a o wb y s p d m n f z附录表1-5渗碳,碳氮共渗后冷却方法及代号冷却方法直接淬火一次加热淬火二次加热火表面淬火代号g r t b附录表1-6常用热处理工艺及代号工艺代号工艺代号热处理 5000 石墨化退火5111g感应加热热处理 5002 去氢退火5111h火焰热处理 5003 球化退火5111s激光热处理 5005 等温退火5121电子束热处理 5006 正火5121离子热处理 5007 淬火5131真空热处理 5000V 空冷淬火5131a保护气氛热处理 5000P 油冷淬火5131o可控气氛热处理 5000C 水冷淬火5131w流态床热处理 5000F 盐水淬火5131b有机水溶液淬火5131y整体热处理 5100 盐浴淬火5131s退火 5111 压力淬火5131p去应力退火 5111o 双价质淬火5231d扩散退火 5111d 分级淬火5131m再结晶退火 5111r 等温淬火5131n变形淬火 5131f 表面淬火和回火 521淬火及冷处理 5131z 感应淬火和回火5212感应加热淬火 5132 火焰淬火和回火 5213真空加热淬火 5131V 电接触淬火和回火 5214保护气氛加热淬火 51312P 激光淬火和回火 5215可控气氛加热淬火 5131C 电子束淬火和回火 5216流态床加热淬火 5131F 物理气相沉积5228盐浴加热分级淬火 5131L 化学气相沉积5238盐浴加热分级淬火 5131mL 等离子体化学气相沉积5248盐浴加热盐浴分级淬火513Ls+m淬火和回火 514 化学热处理530调质 5151 渗碳521稳定化处理 5161 固体渗碳5311S固溶处理,水韧处理5171 液体渗碳5311L固溶处理和时效 5181 气体渗碳5311G表面热处理5200。
1.热处理的定义指将钢在固态下加热、保温、冷却,以改变钢的内部组织结构,从而获得需要的性能的一种工艺。
2.热处理的特点只通过改变工件的组织来改变性能,不改变其形状。
3.热处理的适用范围只适用固态下发生相变的材料。
4.热处理原理描述热处理时钢中组织转变的规律。
5.热处理工艺根据热处理原理而制定的温度、时间、介质等参数6.热处理分类(1)根据加热、冷却方式的不同及钢的组织变化特点的不同,将热处理工艺分类如下:普通热处理:退火、正火、淬火和回火表面热处理:表面淬火、化学热处理其他热处理:真空热处理、形变热处理、激光热处理(2)根据在零件生产过程中所处的位置和作用不同来分类预备热处理:清除前道工序的缺陷,改善其工艺性能,确保后续加工顺利进行。
最终热处理:赋予工件所要求的使用性能的热处理。
7.热处理时的过热和过冷现象由于实际加热或冷却时,又过热或过冷现象,因此,将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac 3、Accm来表示,冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm来表示。
5.2 钢在加热时的转变加热是热处理的第一道工序。
加热分两种:一种在临界点A1以下的加热,不发生组织变化,一种是在临界点A1以上的加热,目的是获得均匀的奥氏体组织,这一过程称为奥氏体化。
5.2.1 奥氏体的形成过程钢在加热时奥氏体的形成过程也是一个形核和长大的过程。
以共析钢为例,其奥氏体化过程可简单地分为4个步骤,如下图所示。
第一步:奥氏体晶核形成奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的界面上形成,因为晶面处的成分和结构对形核有利。
第二步:奥氏体晶核长大奥氏体晶核形成后,便通过碳原子的扩散向铁素体和渗碳体方向长大。
第三步:残余渗碳体的溶解铁素体在成分和结构上比渗碳体更接近于奥氏体,因而先于渗碳体消失,而残余渗碳体则随保温时间延长不断溶解直至消失。
第四步:奥氏体均匀化渗碳体溶解后,其所在部位碳的含量仍比其他部位高,需通过较长时间的保温使奥氏体成分逐渐趋于均匀。
热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
按照热处理不同的目的,热处理工艺可分为两大类:预备热处理和最终热处理。
1. 预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。
其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。
(1)退火和正火退火和正火用于经过热加工的毛坯。
含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢,为降低其硬度易于切削,常采用退火处理;含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢,为避免其硬度过低切削时粘刀,而采用正火处理。
退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织,为以后的热处理作准备。
退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。
(2)时效处理时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。
为避免过多运输工作量,对于一般精度的零件,在精加工前安排一次时效处理即可。
但精度要求较高的零件(如座标镗床的箱体等),应安排两次或数次时效处理工序。
简单零件一般可不进行时效处理。
除铸件外,对于一些刚性较差的精密零件(如精密丝杠),为消除加工中产生的内应力,稳定零件加工精度,常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。
有些轴类零件加工,在校直工序后也要安排时效处理。
(3)调质调质即是在淬火后进行高温回火处理,它能获得均匀细致的回火索氏体组织,为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备,因此调质也可作为预备热处理。
由于调质后零件的综合力学性能较好,对某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作为最终热处理工序。
2. 最终热处理最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。
(1)淬火淬火有表面淬火和整体淬火。
其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广,而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好,而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。
为提高表面淬火零件的机械性能,常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。
其一般工艺路线为:下料--锻造--正火(退火)--粗加工--调质--半精加工--表面淬火--精加工。
常用热处理的分类1 表面淬火表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。
表面淬火时通过快速加热,使刚件表面很快到淬火的温度,在热量来不及穿到工件心部就立即冷却,实现局部淬火。
表面淬火的目的在于获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍然保持原有的良好韧性,常用于机床主轴,齿轮,发动机的曲轴等。
表面淬火采用的快速加热方法有多种,如电感应,火焰,电接触,激光等,目前应用最广的是电感应加热法。
2 表面淬火和回火将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。
或将淬火后的合金工件加热到适当温度,保温若干时间,然后缓慢或快速冷却。
一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力,或降低其硬度和强度,以提高其延性或韧性。
3 物理气相沉积物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有,真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜,及分子束外延等。
发展到目前,物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
4 化学气相沉积化学气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
与之相对的是物理气相沉积(PVD)。
整体热处理1 退火退火是一种金属热处理工艺,指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。
目的是降低硬度,改善切削加工性;消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。
常用热处理的分类1表面淬火表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。
表面淬火时通过快速加热,使刚件表面很快到淬火的温度,在热量来不及穿到工件心部就立即冷却,实现局部淬火。
表面淬火的目的在于获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍然保持原有的良好韧性,常用于机床主轴,齿轮,发动机的曲轴等。
表面淬火采用的快速加热方法有多种,如电感应,火焰,电接触,激光等,目前应用最广的是电感应加热法。
2表面淬火和回火将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。
或将淬火后的合金工件加热到适当温度,保温若干时间,然后缓慢或快速冷却。
一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力,或降低其硬度和强度,以提咼其延性或韧性。
3物理气相沉积物理气相沉积(Physical Vapor Deposition , PVD)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源一一固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有,真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜,及分子束外延等。
发展到目前,物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
4化学气相沉积化学气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
与之相对的是物理气相沉积(PVD )。
整体热处理1退火退火是一种金属热处理工艺,指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。
目的是降低硬度,改善切削加工性;消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。
《热处理工艺基础知识概述》一、引言热处理工艺作为材料加工领域中的一项关键技术,在提高材料性能、延长使用寿命、改善加工工艺等方面发挥着至关重要的作用。
从古代的简单金属加工到现代的高科技材料处理,热处理工艺经历了漫长的发展历程。
本文将对热处理工艺的基础知识进行全面综合的概述,包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面,旨在为读者提供一个系统而深入的了解。
二、基本概念1. 定义热处理是指将材料加热到一定温度,保温一段时间,然后以适当的速度冷却,以改变材料的组织结构和性能的工艺过程。
通过热处理,可以改善材料的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等性能,满足不同工程应用的要求。
2. 分类热处理工艺主要分为普通热处理和表面热处理两大类。
普通热处理包括退火、正火、淬火和回火;表面热处理包括表面淬火和化学热处理。
(1)退火:将材料加热到适当温度,保温一段时间,然后缓慢冷却。
退火的目的是降低材料的硬度,改善切削加工性能,消除残余应力,稳定尺寸等。
(2)正火:将材料加热到临界温度以上,保温一段时间,然后在空气中冷却。
正火的目的与退火相似,但冷却速度较快,得到的组织比退火的更细,强度和硬度也较高。
(3)淬火:将材料加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却。
淬火的目的是提高材料的硬度和强度,但淬火后材料的脆性增加,需要进行回火处理。
(4)回火:将淬火后的材料加热到适当温度,保温一段时间,然后冷却。
回火的目的是降低材料的脆性,提高韧性和塑性,稳定组织和尺寸。
(5)表面淬火:通过快速加热材料表面,使其达到淬火温度,然后迅速冷却,使表面获得高硬度,而心部仍保持较好的韧性。
(6)化学热处理:将材料置于一定的化学介质中加热,使介质中的某些元素渗入材料表面,改变材料的化学成分和组织结构,从而提高材料的表面性能。
三、核心理论1. 相变理论热处理过程中,材料的组织结构会发生相变。
相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。
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。
附录1 金属热处理工艺的分类及代号(GB/T12693-90)一、分类热处理分类由基础分类和附加分类组成。
1. 基础分类根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热方法,将热处理工艺按三个层次进行分类,见附录表1-1。
2. 附加分类对基础分类中某些工艺的具体条件的进一步分类。
包括退火、正火、淬火、化学热处理工艺加热介质(附录表1-2); 退火工艺方法(附录表1-3); 淬火冷却介质或冷却方法(附录表1-4); 渗碳和碳氮共渗的后续冷却工艺(附录表1-5), 以及化学热处理中非金属、渗金属、多元共渗、熔渗四种工艺按渗入元素的分类。
二、代号1. 热处理工艺代号标记规定如下:2. 基础工艺代号用四位数字表示。
第一位数字“5”为机械制造工艺分类与代号中表示热处理的工艺代号; 第二、三、四位数字分别代表基础分类中的第二、三、四层次中的分类代号。
当工艺中某个层次不需分类时, 该层次用0代替。
3. 附加工艺代号它用英文字母表示。
接在基础分类工艺代号后面。
具体代号见附录表1-2至1-5。
4. 多工序热处理工艺代号多工序热处理工艺代号用破折号将各工艺代号连接组成, 但除第一工艺外, 后面的工艺均省略第一位数字“5”, 如5151-331G表示调质和气体渗碳。
5. 常用热处理工艺代号见附录表1-6。
附录1表1-1 热处理工艺分类及代号附录1表1-2 加热介质及代号附录1表1-3 退火工艺代号附录1表1-4 淬火冷却介质和冷却方法及代号附录1表1-5 渗碳、碳氮共渗后冷却方法及代号附录1表1-6 常用热处理工艺及代号。
热处理的分类及特点热处理工艺按其工序位置可分为预备热处理和最终热处理。
预备热处理可以改善材料的加工工艺性能,为后续工序作好组织和性能的准备。
最终热处理可以提高金属材料的使用性能,充分发挥其性能潜力。
热处理的分类如下图:1.单液淬火工件加热到淬火温度后,浸入一种淬火介质中,直到工件冷至室温为止此法优点是操作简便,缺点是易使工件产生较大内应力,发生变形,甚至开裂适用于形状简单的工件,对于碳钢工件,直径大于5mm的在水中冷却,直径小于5mm的可以在油中冷却,合金钢工件大都在油中冷却双液淬火加热后的工件先放在水中淬火,冷却至接近Ms点(300一200℃)时,从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却利用冷却速度不同的两种介质,先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650一550℃),至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷,以减小内应力和变形开裂倾向主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件分级淬火工件加热到淬火温度,保温后,取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时问,待表里温度基本一致时,再取出置于空气中冷却1.减小了表里温差,降低了热应力2.马氏体转变主要是在空气中进行,降低了组织应力,所以工件的变形与开裂倾向小3.便于热校直4.比双液淬火容易操作此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件,如各种刀具。
对于淬透性较低的碳素钢工件,其直径或厚度应小于lomm等温淬火工件加热到淬火温度后,浸入一种温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中,保温足够的时间,使其发生下贝氏体转变后在空气中冷却与其他淬火比1.淬火后得到下贝氏体组织,在相同硬度情况下强度和冲击韧度高2.一般工件淬火后可以不经回火直接使用,所以也无回火脆性问题,对于要求性能较高的工件,仍需回火3.下贝氏体质量体积比马氏体小,减小了内应力与变形、开裂1.由于变形很小,因而很适合于处理—‘些精密的结构零件,如冷冲模、轴承、精密齿轮等2.由于组织结构均匀,内应力很小,显微和超显微裂纹产生的可能性小,因而用于处理各种弹簧,可以大大提高其疲劳抗力3.特别对于有显著的第一类回火脆性的钢,等温淬火优越性更大4.受等温槽冷却速度限制,工件尺寸不能过大5.球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能,一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高喷雾淬火工件加热到淬火温度后,将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却可通过调节水及空气的流量来任意调节冷却速度,在高温区实现快冷,在低温区实现缓冷。
8.8级 10.9级 12.9级热处理工艺区别8.8级、10.9级、12.9级热处理工艺区别热处理是金属材料加工中的一种重要工艺,通过控制材料的加热、保温和冷却过程,调整微观结构和性能,以满足不同使用要求。
在热处理中,不同级别的工艺对材料的性能产生不同的影响。
本文将介绍8.8级、10.9级和12.9级热处理工艺的区别,以帮助读者更好地了解这些级别的热处理。
1. 8.8级热处理工艺8.8级热处理工艺通常应用于低强度要求的结构材料。
其主要工艺步骤如下:步骤一:预热材料经过预热,使其达到适宜的热处理温度。
预热温度一般在500℃至700℃之间,具体取决于材料的成分和性能要求。
步骤二:保温将材料保持在适宜的温度下一段时间,以使其达到均匀的组织状态。
保温时间的长短与材料的厚度有关,一般为1小时至3小时。
步骤三:冷却冷却过程中需要控制冷却速率,以获得所期望的组织和性能。
一般来说,8.8级热处理采用空冷方式,也可以使用水淬或油淬来加快冷却速度。
2. 10.9级热处理工艺10.9级热处理工艺适用于要求较高强度的结构材料。
相比于8.8级,10.9级的处理流程略有不同:步骤一:预热与8.8级相似,需要将材料预热到500℃至700℃的温度。
步骤二:保温10.9级的保温时间一般要比8.8级更长,以更好地调整材料的组织结构和性能,保温时间一般为4小时至8小时。
步骤三:冷却冷却过程对于10.9级的处理至关重要。
10.9级材料的冷却速率必须控制得更加精确,以确保所需的高强度得以获得。
通常情况下,使用温度控制装置进行强制冷却。
3. 12.9级热处理工艺12.9级热处理工艺适用于对材料强度要求极高的特殊工程要求。
其工艺步骤比前两者更加复杂:步骤一:预热与前两者相同,将材料预热到500℃至700℃的温度。
步骤二:加热至高温12.9级材料需要经历两个不同的高温保温阶段。
首先将材料加热至较高的温度,例如850℃至950℃。
步骤三:保温在经过较高温度保持一段时间后,再将温度降至较低的保温温度,一般为500℃至700℃。
热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。
大体来说,它可以保证和提高工件的各种性能,如耐磨、耐腐蚀等。
还可以改善毛坯的组织和应力状态,以利于进行各种冷、热加工。
一、热处理工艺的分类热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的晶相组织结构,来改变其性能的一种金属热加工工艺。
热处理工艺大体分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。
整体热处理分为正火,退火,淬火,回火,调质,稳定化处理,固溶处理,水韧处理,失效处理。
其中正火、退火、淬火、回火称为热处理中的“四把火”。
表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。
化学热处理主要分为渗碳,渗氮,碳氮共渗等。
以下主要介绍整体热处理“四把火”及常见的调质热处理工艺的目的及应用范围。
二、整体热处理中“四把火“及调质热处理工艺的目的及应用范围(1)正火1)正火定义:正火又称为常化,是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm 是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
2)正火的目的:①去除材料的内应力;②增加材料的硬度。
3)正火的主要应用范围有:①用于低碳钢;②用于中碳钢;③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等;④用于铸钢件;⑤用于大型锻件;⑥用于球墨铸铁。
(2)退火1)退火定义:指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却,有时是控制冷却)。
2)退火的目的: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;④均匀材料组织和成分,改善材料性能或为以后热处理做组织准备。
3)退火的主要应用范围:①完全退火主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件,以消除组织缺陷,使组织变细和变均匀,以提高钢件的塑性和韧性;②不完全退火主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件,使晶粒变细,同时也降低硬度,消除内应力,改善被切削性;③球化退火只应用于钢的中退火方法,其中中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大;④去应力退火主要适用于毛坯件及经过切削加工的零件,目的是为了消除毛坯和零件中的残余应力,稳定工件尺寸及形状,减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。
热处理的分类
热处理分类如下:
1、整体热处理:
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,获得需要的金相组织,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
2、表面热处理:
通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。
表面淬火是表面热处理的主要内容,其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布,以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。
3、化学热处理:
化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构,以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。
热处理工艺的分类金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。
同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。
钢铁是工业上应用最广的金属,而且钢铁显微组织也最为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,获得需要的金相组织,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
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。
螯体热处理工艺的手段退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件冬丈采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备.正火是将工件加热到适宜的温度E在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
淬火是将工件加热保温后,在水、油致其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却.淬火后钢件变硬,但同时变脆。
为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于65 09的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可."四把火"随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺.为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。
某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性械性等.这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合超来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表而光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。
表而热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。
为了只如热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。
表而热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有氧乙块或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等.化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。
化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。
化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热,保温较长时间,从而使工件表层渗入碳、氮、硼和珞等元素。
渗入元素后,有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火.化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。
大体来说,它可以保证和提高工件的各种性能,如耐磨、耐腐蚀等。
还可以改善锂的组织和应力状态,以利于进行各种冷、热加工。
例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁,提高塑性;齿轮采用正确的热处理工艺,使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外,价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的佥佥鲤性能,可以代替某些耐热钢、不锈工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用.抠体热处理工艺的手段的补充一、退火的种类将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度,保温到一定时间,然后缓慢冷却(随炉冷却),获得接近平衡状态组织的热处理工艺.钢的退火工艺种类很多,根据加热温度可分为两大类:一类是在临界温度(A"或Ac 3)以上的退火,又称为相变重结晶退火,包括完全退火、不完全退火、球化退火和扩散退火(均匀化退火)等;另一类是在临界温度以下的退火,包括再结晶退火及去应力退火等。
按照冷却方式,退火可分为等温退火和连续冷却退火。
1.完全退火和等温退火完全退火又称重结晶退火,一般简称为退火,它是将钢件或钢材加热至Ac3以上20〜3CTC,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。
这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸,业及热轧型材,有时也用于焊接结构。
一般常作为一些不重工件的最终热处理,或作为某些工件的预先热处理。
2.球化退火球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具、量具、模具所用的钢种).其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火作好准备。
3.去应力退火去应力退火又称低温退火(或高温回火),这种退火主要用来消除铸件,锻件,焊接件,热轧件,冷拉件等的残余应力。
如果这些应力不予消除,将会引超钢件在一定时间以后,或在随后的切削加工过程中产生变形或迤。
4.不完全退火是将钢加热至Ac 1〜Ac3(亚共析钢)或Ac1〜ACcm (过共析钢)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。
二、淬火时,最常用的冷却介质是盐水,水和油。
盐水淬火的工件,容易得到高的硬度和光洁的表面,不容易产生淬不硬的软点,但却易使工件变形严重,甚至发生开裂。
而用油作坐生更只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火.三、钢回火的目的1 .降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
2.获得工件所要求的机械性能,工件经淬火后硬度高而脆性大,为了满足各种工件的不同性能的要求,可以通过适当回火的配合来调整硬度,減小脆性,得到所需要的韧性、塑性。
3.稳定工件尺寸4.对于退火难以软化的某些合金钢,在淬火(或正火)后常采用高温回火,使钢中碳化物适当聚集,将硬度降低,以利切削加工。
热处理手段的补充1.退火:指金属材料加热到适当的温度,保持一定的时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
常见的退火工艺有:再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。
退火的目的:主要是降低金属材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或压力加工,减少残余应力,提高组织和成分的均匀化,或为后道热处理作好组织准备等。
2.正火:指将钢材或钢件加热到或(钢的上临界点温度)以上,30〜50°C保持适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理的工艺。
正火的目的:主要是提高低碳钢的力学性能,改善切削加工性,细化晶粒,消除组织缺陷,为后道热处理作好组织准备等。
3。
淬火:指将钢件加热到Ac3或Ac1 (钢的下临界点温度)以上某一温度,保持一定的时间,然后以适当的冷却速度,获得马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺.常见的淬火工艺有盐浴淬火,马氏体分级淬火,贝氏体等温淬火,表面淬火和局部淬火等。
淬火的目的:使钢件获得所需的马氏体组织,提高工件的硬度,强度和耐磨性,为E道热处理作好组织准备等。
4.回火:指钢件经淬硬后,再加热到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.常见的回火工艺有:低温回火,中温回火,高温回火和多次回火等.回火的目的:主要是消除钢件在淬火时所产生的应力,使钢件具有高的硬度和耐磨性外,并具有所需要的塑性和韧性等。
5.调质:指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺.使用于调质处理的钢称调质钢。
它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
6.渗碳:渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程.也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表而层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
编辑本段真空热处理炉采取有效方法⑴因为金属工件的加热、冷却等操作,自动化程度高:真空热处理空的自动化程度之所以较高.需要十几个甚至几十个动作来完成。
这些动作内在真空热处理炉内进行,操作人员无法接近。
同时,有些动作如加热保温结束后,金属工件进行淬火工序须六、七个动作并且要在1 5秒钟以内完成。
这样敏捷的条件来完成许多动作,很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。
因此,只有较高的目动化才能准确、及时按程序协调。
金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行,严厉的真空密封:众历周知。
因此,获得和坚持炉子原定的漏气率,保证真空炉的工作真空度,对确保零件真空热处理的质量有着非常主要的意艾.所以真空热处理炉的一个关键问题,就是要有可靠的真空密封构造。
为了保证真空炉的真空性能,真空热处理炉结构设计中必须道循一个基本原则,就是炉体要采用气密焊接,同时在炉体上尽量少开或者不开孔,少采用或者避免采用动密封结构,以尽量减少真空泄唸的机遇。
安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封构造。
蒸汽压低大部分如热与隔热材料只能在真空状态下使用:真空热处理炉的加热与隔热衬料是真空与高温下工作的因而对这些材料提出了耐高温。
辐射成果好,字热系数小等要求。
对抗氧化性能恳求不高.所以,真空热处理炉广泛采用了锂、鹄、钿和石墨等作如热与隔热构料。
这些资料在大气状态下极易氧化,因此,通例热处理炉不能采用这些加热与隔热材料。
水冷装置,真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件导别处置(水冷电极)中间真空隔热门等部件,均在真空、受热状态下工作.这种极为不利的条件下工作,必须保证各部件的结构不变形、不损坏,真空密封圈不过热、不烧毁。
因此,各部件应该根据不同的情况设置水冷装置,以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的利用寿命。
采用低电压大电流:真空容器内,当真空空度为几托一IxIoT托的范围内时,真空容器内的通电导体在较高的电压下,会产生辉光放电现象。
真空热处理炉内,严重的会产生弧光放电,烧毁电热元件、隔热层等,造成重大事故和损失.因此,真空热处理炉的电热元件的工作电压,一般都不超过80 — 100伏。
同时在电热元件结构设计时要采取有效办法,如尽量避免有尖端的部件,电极间的间距不能太小窄,以防止辉光放电或者弧光放电的产生。
:灼斩本人一些常见的热处理概念1. 正火:将如或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。
2o 退火ann e a I ing:将亚共析钢工件加热至AC3以上20—4 0度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺3.固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然E快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺4O时效:合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。
5.固溶处理:使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型6.时效处理:在企化相析出的温度加热并保温,使企化相沉淀析出,得以硬化,提高强度7.淬火:将钢奥氏体化E以适当的冷却速度冷却,使工件在横截而内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺50CrVA弹簧钢8809淬油金相组织8.回火:将经过淬火的工件加热到临界点A C1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺9o钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程.习惯上碳氮共渗又称为鼠化,目前以中温气体碳氮.共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。