固溶处理与时效处理的区别
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何为固溶处理和时效硬化分别适用于哪些材料固溶处理和时效硬化是常见的金属材料热处理工艺,适用于不同类型的合金材料,以提高其机械性能和耐热性。
这两种热处理方法在金属材料加工中扮演着重要的角色,下面将详细介绍它们的特点和适用范围。
固溶处理固溶处理是一种热处理方法,主要用于固溶处理可形成固溶体的金属合金材料。
在这一过程中,合金材料被加热至固溶温度,使固溶体内的溶解相尽可能地溶解于固溶体中,形成均匀的固溶结构。
然后通过快速冷却固定组织结构,有效提高材料的硬度和强度。
固溶处理适用于许多金属合金材料,如不锈钢、铜合金、铝合金等。
在这些材料中,固溶处理可以细化晶粒、消除合金元素的析出相,提高材料的强度和耐腐蚀性能。
例如,铝合金在固溶处理后可以获得较好的塑性和强度,适用于航空航天、汽车制造等领域。
时效硬化时效硬化是一种在固溶处理后对金属合金材料进行的热处理方法。
在固溶处理后,通过将材料加热至较低的温度,使合金元素重新析出,形成更加稳定的析出相,从而提高材料的硬度和强度。
时效硬化适用于许多高强度、高强度-韧性比的金属材料,如铝合金、镁合金、钛合金等。
在这些材料中,时效硬化可以引入弥散分布的析出相,限制晶界移动,提高抗拉强度和耐疲劳性能。
例如,铝-锂合金经过时效硬化后,具有出色的强度与韧性平衡,广泛用于航空航天领域。
综上所述,固溶处理和时效硬化是针对金属合金材料进行的两种重要热处理方法。
固溶处理适用于形成固溶体的合金材料,可以提高材料的强度和耐腐蚀性能;时效硬化适用于高强度材料,可以提高材料的硬度和韧性。
通过合理选择和控制这两种热处理方法,可以使金属材料达到更好的性能表现,满足不同工程领域的需求。
1。
金属学与热处理原理中的时效处理时效处理作为金属学与热处理原理中的一种重要工艺,广泛应用于诸多金属材料的制备与加工过程中。
它通过合理的时效参数设置,能够显著改善金属材料的力学性能与耐腐蚀性能,同时增强材料的整体结构稳定性。
本文将详细介绍时效处理的原理、工艺及其在金属学中的应用。
一、时效处理原理时效处理是指通过在高温下加热金属材料,使其过饱和固溶体中的析出相重新分布,形成更为稳定的强化相。
从而改变材料的晶粒结构,提高材料的强度、硬度和耐磨性能。
在时效处理过程中,主要通过以下几个步骤来实现:1. 固溶处理:将金属样品加热到高温区,使其形成过饱和固溶体。
过饱和固溶体具有较高的扩散速率,为后续析出相的形成提供了条件。
2. 快速冷却:将经过固溶处理的样品急冷至室温,以防止析出相的形成。
这一步骤非常关键,能够保持材料的均匀性和一定的过饱和度。
3. 时效处理:将冷却后的样品再次加热到较低的温度区域,保持一定的时间。
在时效处理过程中,过饱和固溶体中的溶质原子开始扩散聚集,形成纳米尺度的强化相。
4. 冷却:将时效处理后的样品冷却至室温,保持析出相的稳定性。
冷却过程中不应出现过快的降温速度,以免破坏析出相的结构。
时效处理的本质是通过对金属材料的热处理,改变其晶格结构和相组织,从而调控材料的性能。
二、时效处理的工艺时效处理的具体工艺参数根据不同的材料和要求而有所不同,通常包括时效温度、时效时间和冷却速率等。
1. 时效温度:时效温度是指进行时效处理时的加热温度。
不同材料和不同的强化相有着各自的最佳时效温度范围。
通过控制时效温度,可以控制强化相的粒径和分布,从而调节材料的力学性能。
2. 时效时间:时效时间是指在维持一定的时效温度下,样品所需要保持的时间。
时效时间与强化相的形成和生长速率密切相关。
通过合理选择时效时间,可以使强化相的分布均匀,并有效提高材料的强度和韧性。
3. 冷却速率:冷却速率指的是时效处理后的样品在冷却过程中的速度。
固溶处理和时效处理1、固溶处理所谓固溶处理,是指将合金加热到高温奥氏体区保温,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺;固溶处理的主要目的是改善钢或合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等;适用多种特殊钢,,特殊性能合金,有色金属;尤其适用:1.热处理后须要再加工的零件;2.消除成形工序间的冷作硬化;3.焊接后;原理序言固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶;其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能;固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度;对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度;高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出;对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却;不锈钢固溶热处理碳在中的溶解度与温度有很大影响;奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末;所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理;固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态;这种热处理方法为固溶热处理;固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬;后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样,但没到1100℃;淬火钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于的冷速快冷到Ms以下进行马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、、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、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;固溶处理与时效处理的区别固溶热处理将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺时效处理可分为自然时效和两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上,便其缓缓地发生形,从而使残余应力消除或减少,人工时效是将铸件加热到550~650℃进行去应力退火,它比自然时效节省时间,残余应力去除较为彻底.2、时效处理——为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后低温回火温度150-250℃精加工前,把工件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,这种为稳定精密制件质量的处理,称为时效;对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要;时效处理:指合金工件经固溶处理,冷塑性变形或铸造,锻造后,在较高的温度放置或室温保持其性能,形状,尺寸随时间而变化的热处理工艺;若采用将工件加热到较高温度,并较短时间进行时效处理的时效处理工艺,称为人工时效处理,若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象,称为自然时效处理;时效处理的目的,消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等;在机械生产中,为了稳定铸件尺寸,常将铸件在室温下长期放置,然后才进行切削加工;这种措施也被称为时效;但这种时效不属于金属热处理工艺;20世纪初叶,德国工程师A.维尔姆研究硬铝时发现,这种合金淬火后硬度不高,但在室温下放置一段时间后,硬度便显着上升,这种现象后来被称为沉淀硬化;这一发现在工程界引起了极大兴趣;随后人们相继发现了一些可以采用时效处理进行强化的铝合金、铜合金和铁基合金,开创了一条与一般钢铁淬火强化有本质差异的新的强化途径——时效强化;绝大多数进行时效强化的合金,原始组织都是由一种固溶体和某些金属化合物所组成;固溶体的溶解度随温度的上升而增大;在时效处理前进行淬火,就是为了在加热时使尽量多的溶质溶入固溶体,随后在快速冷却中溶解度虽然下降,但过剩的溶质来不及从固溶体中分析出来,而形成过饱和固溶体;为达到这一目的而进行的淬火常称为固溶热处理;经过长期反复研究证实,时效强化的实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒一般是金属化合物,也可能是过饱和固溶体中的溶质原子在许多微小地区聚集,形成一些体积很小的溶质原子富集区;在时效处理前进行固溶处理时,加热温度必须严格控制,以便使溶质原子能最大限度地固溶到固溶体中,同时又不致使合金发生熔化;许多铝合金固溶处理加热温度容许的偏差只有5℃左右;进行人工时效处理,必须严格控制加热温度和保温时间,才能得到比较理想的强化效果;生产中有时采用分段时效,即先在室温或比室温稍高的温度下保温一段时间,然后在更高的温度下再保温一段时间;这样作有时会得到较好的效果;马氏体时效钢淬火时会发生组织转变,形成马氏体;马氏体就是一种过饱和固溶体;这种钢也可采用时效处理进行强化;低碳钢冷态塑性变形后在室温下长期放置,强度提高,塑性降低,这种现象称为机械时效;。
304固溶时效硬度低了还是高了在材料科学领域,固溶时效是指将合金固溶体进行热处理后,再进行时效处理的工艺。
这种工艺可以改善合金的性能,其中硬度就是其中重要的一个性能指标。
而对于304不锈钢这样常见的合金材料,在进行固溶时效处理后,很多人往往会产生疑问:固溶时效后的硬度是低了还是高了呢?首先,理解固溶时效的基本原理对于这个问题是至关重要的。
固溶处理是将合金加热至固溶温度,使固溶体内的元素达到均匀分布的过程。
而时效处理则是在固溶处理后对合金进行再次处理,目的是在保持固溶体状态的情况下,通过控制时间和温度来促使合金内部形成稳定的强化相,从而提高材料的硬度。
因此,固溶时效处理后的硬度取决于固溶和时效处理对合金组织和性能的影响。
对于304不锈钢这一常见的合金材料,固溶时效处理一般会显著提高其硬度。
固溶处理可以消除合金中的过饱和固溶体,从而消除晶界和析出相,使晶界再结晶化,去除合金杂质,使晶粒细化等,这些都有利于提高合金的硬度。
而时效处理则是在固溶处理的基础上,通过形成强化相来增加合金的抗拉强度和硬度,提高合金的耐腐蚀性和抗疲劳性。
因此,综合固溶处理和时效处理的影响,固溶时效处理后的304不锈钢硬度往往会显著提高。
然而,也存在一些情况下固溶时效处理后的硬度可能不如预期。
一方面,在固溶处理过程中,如果温度过高或保温时间过长,容易导致合金发生过度固溶和晶粒长大,这将对硬度产生不利影响。
另一方面,在时效处理过程中,如果温度、时效时间不佳或者变形过程中受到了应力影响等,也会影响强化相的形成和分布,从而影响合金的硬度。
因此,在实际生产中,要根据具体的合金成分、工艺要求和应用环境等因素来确定固溶时效处理的参数,以确保获得期望的硬度提高效果。
同时,对固溶时效处理后的合金进行合理的检测和评估也至关重要,通过金相组织观察、硬度测试等手段来验证处理效果,及时调整工艺参数,确保产品质量。
综上所述,固溶时效处理后304不锈钢的硬度通常会得到提高。
固溶处理和时效处理1、固溶处理所谓固溶处理,是指将合金加热到高温奥氏体区保温,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
固溶处理的主要目的是改善钢或合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等。
适用多种特殊钢,高温合金,特殊性能合金,有色金属。
尤其适用:1.热处理后须要再加工的零件。
2.消除成形工序间的冷作硬化。
3.焊接后工件。
原理序言固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。
其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。
固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度。
高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出。
对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却。
不锈钢固溶热处理碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。
奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。
所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态。
这种热处理方法为固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬。
不锈钢人工时效处理的工艺过程不锈钢人工时效处理的工艺过程包括固溶处理、水淬处理和时效处理三个步骤。
具体流程如下:
1.固溶处理:将不锈钢材料加热到一定温度,保持一段时间,使晶
界、晶粒内的碳、氮等元素扩散均匀,消除残留应力、提高塑性和韧性。
2.水淬处理:把固溶处理后的材料快速冷却,使晶界、晶粒内的碳、
氮等元素重新分布,获得细小的析出相和均匀的组织结构。
3.时效处理:将材料在一定温度下保持一段时间,使析出相形成和
长大,进而提高强度和硬度。
不锈钢时效处理可以提高材料的强度、硬度、韧性和疲劳寿命等性能,延长产品的使用寿命,提高产品的质量和市场竞争力。
在进行不锈钢时效处理时,需要保证材料表面清洁,严格控制时效时间和温度,进行均匀化处理,并选择适当的工艺参数和方法。
不锈钢时效处理广泛应用于航空航天、石油化工、冶金、汽车、电子等领域,特别是用于制造高档不锈钢管、板、棒材、线材等制品。
钛合金各热处理作用钛合金是一种重要的结构材料,在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛应用。
而钛合金的性能主要由其热处理过程决定。
本文将介绍钛合金常见的几种热处理工艺及其作用。
1. 固溶处理(Solution Treatment)固溶处理是钛合金最常见的热处理工艺之一。
它的主要目的是通过高温加热使合金中的固溶元素均匀地溶解在钛基体中,以提高合金的韧性和塑性。
固溶处理温度一般在β转变温度以上进行,时间根据合金成分和尺寸而定。
固溶处理后,钛合金具有良好的塑性和可锻性,适合进行后续的加工和成形。
2. 时效处理(Aging Treatment)时效处理是将固溶处理后的钛合金在较低温度下进行热处理,以进一步调整合金的性能。
时效处理的主要目的是通过固溶相分解和析出相的形成来提高钛合金的强度和硬度。
时效处理温度和时间根据合金的成分和要求而定。
时效处理后,钛合金的强度和硬度会显著提高,但塑性和韧性会相应降低。
3. 淬火处理(Quenching Treatment)淬火处理是将固溶处理后的钛合金迅速冷却至室温的热处理工艺。
它的主要目的是通过快速冷却来固定固溶相的结构,防止析出相的形成。
淬火处理可以提高钛合金的硬度和强度,但会降低其塑性和韧性。
淬火处理的冷却介质可以是水、油或空气,选择不同的冷却介质会对钛合金的性能产生不同的影响。
4. 回火处理(Tempering Treatment)回火处理是将淬火处理后的钛合金进行加热再冷却的热处理工艺。
它的主要目的是通过回火来消除淬火过程中产生的内部应力,并提高合金的韧性。
回火温度和时间根据合金的成分和要求而定。
回火处理后,钛合金的塑性和韧性会得到改善,但硬度和强度会相应降低。
5. 等温处理(Isothermal Treatment)等温处理是将钛合金在固溶温度或其他特定温度下保持一段时间进行的热处理工艺。
等温处理的主要目的是通过保持温度来稳定固溶相或促进析出相的形成,以调整合金的微观结构和性能。
固溶处理和时效处理1、固溶处理所谓固溶处理,是指将合金加热到高温奥氏体区保温,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
固溶处理的主要目的是改善钢或合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等。
适用多种特殊钢,高温合金,特殊性能合金,有色金属。
尤其适用:1.热处理后须要再加工的零件。
2.消除成形工序间的冷作硬化。
3.焊接后工件。
原理序言固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。
其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。
固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度。
高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出。
对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却。
不锈钢固溶热处理碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。
奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。
所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态。
这种热处理方法为固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬。
热处理方法对金属材料的再结晶行为的影响热处理是一种常用于金属材料改变其性能和微观组织的方法,而其中一项重要的效应即是对金属材料的再结晶行为产生影响。
本文将探讨热处理方法对金属材料再结晶行为的影响,包括固溶处理、时效处理和回火处理等常见热处理方法。
一、固溶处理对再结晶行为的影响固溶处理是一种通过高温加热使固溶体中各组分均匀溶解的热处理方法。
在金属材料中,固溶处理通常被用来改善材料的塑性和强度,同时影响着再结晶行为。
首先,固溶处理能够消除金属材料中的析出相和过饱和固溶体,使其形成均匀的固溶体结构。
这种均匀的固溶体结构会延缓再结晶的发生,提高材料的热稳定性。
此外,固溶处理还能够使材料晶粒变细,增加晶界的数量,从而对再结晶有一定的抑制作用。
然而,固溶处理温度和时间过高或过长,也可能导致材料的再结晶行为发生变化。
在过高的温度下,固溶处理可能促使原本稳定的晶界迁移,从而引发过多的再结晶发生。
而过长的处理时间则会使固溶体结构发生重新排列,影响再结晶行为的发生。
二、时效处理对再结晶行为的影响时效处理是一种在固溶处理后,通过较低的温度和适当的时间来改变材料性能和微观组织的热处理方法。
在一些合金材料中,时效处理可以显著影响再结晶行为。
时效处理中,合金材料经过固溶处理后会形成一定数量和尺寸的弥散析出相。
这些析出相在材料中起到了抑制晶粒长大和阻碍再结晶发生的作用。
因此,时效处理能够有效地防止再结晶的发生,提高材料的结晶行为稳定性。
然而,时效处理的温度和时间也会对再结晶行为产生影响。
在过高的温度下进行时效处理,析出相的尺寸会增大,从而减弱其抑制再结晶的效果。
而过长的时效处理时间则会导致析出相的溶解和再析出,进一步影响材料的微观结构和再结晶行为。
三、回火处理对再结晶行为的影响回火是一种通过在固溶处理后对材料进行中等温度加热和冷却的热处理方法。
在金属材料中,回火处理不仅可以改善材料的硬度和韧性,还对再结晶行为具有一定的影响。
第29卷第2期200焊接学报V01.29No.28年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINS'ITrUrⅡONFebruary.2008焊后时效处理和固溶处理对接头组织和性能的影响许良红,田志凌,彭云,张晓牧(北京钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室,北京100081)摘要:通过以2519高强铝合金为研究对象,研究了单独时效处理和固溶再时效处理对接头组织和性能的影响。
结果表明,时效处理对接头的强度提升有一定的帮助,当时效温度为150℃时接头的抗拉强度达到最大;固溶再时效处理能使接头的抗拉强度显著增加,且随着固溶温度的增加,接头的抗拉强度随之增加,但当固溶温度达到540℃时,接头中容易产生液化裂纹,接头强度反而降低。
采用强化固溶的方法,可以将固溶温度提升至540℃,显著提升接头的强度。
关键词:高强铝合金;热处理;组织;时效中图分类号:TG457.14文献标识码:A文章编号:0253—360x(2008)02—0031—04,,1氏“O序言丘Table1表1母材及焊丝的化学成分(质量分数。
%l”。
’”1一”“7”“、“5““…”Chemical哪itionsofbasemetalandweldingwire2519一,187高强铝合金是一种硬铝合金,可通过热处理进行强化。
由于其较高的强度、抗弹性能、抗应力腐蚀性能和良好的焊接性能,被广泛应用于航天以及坦克装甲等国防材料上[1_3I。
然而高强铝合金的熔化焊接头强度比较低,焊后接头的抗拉强度达不到母材的60%,严重影响其在工业上的应用【4J。
为了提高接头强度,国内外学者进行了大量的研究,采用了脉冲电弧,孕育处理以及电磁搅拌等一系列方法,取得了一定的效果,但强度的提升幅度仍然不是很明显【5,6J。
热处理工艺在提升板材性能方面上有较大的优势,目前已经广泛的应用到母材上,但是关于焊接接头热处理强化的研究还是比较试板焊接参照国家标准GB8110—1995气体保护电弧焊用铝合金焊丝标准进行。
固溶处理固溶处理(solution treatment):指将合金加热到高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
目录序言固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。
其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。
固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度。
高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出。
对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却。
不锈钢固溶热处理碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。
奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。
所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态。
这种热处理方法为固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬。
后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样,但没到1100℃。
淬火钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下进行马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。
编辑本段固溶处理与时效处理的区别固溶热处理将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上,便其缓缓地发生形,从而使残余应力消除或减少,人工时效是将铸件加热到550~650℃进行去应力退火,它比自然时效节省时间,残余应力去除较为彻底.根据合金本性和用途确定采用何种时效方法。
高温下工作的铝合金适宜用人工时效,室温下工作的铝合金有些采用自然时效,有些必须人工时效。
从合金强化相上来分析,含有S相和CuAl2等相的合金,一般采用自然时效,而需要在高温下使用或为了提高合金的屈服强度时,就需要采用人工时效来强化。
比如LY11和LY12,40度以下自然时效可以得到高的强度和耐蚀性,对于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6铆钉用合金则需要人时效。
含有主要强化相为MgSi,MgZn2的T相的合金,只有采用人工时效强化,才能达到它的最高强度。
对于一般铝合金,自然时效时,屈服强度稍低而耐蚀性较好,采用人时效时,合金屈服强度较高而伸长率和耐蚀性都降低。
对于铝-锌-镁-铜系合金入LC4则相反,当采用人工时效时,合金耐蚀性比自然时效好。
选用不同品种钢材作塑料模具,其化学成分和力学性能各不相同,因此制造工艺路线不同;同样,不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。
本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
塑料模具的制造工艺路线低碳钢及低碳合金钢制模具例如,20,20Cr,20CrMnTi等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
高合金渗碳钢制模具例如12CrNi3A,12CrNi4A钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
调质钢制模具例如,45,40Cr等钢的工艺路线为:下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。
碳素工具钢及合金工具钢制模具例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等钢的工艺路线为:下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。
预硬钢制模具例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等钢。
对于直接使用棒料加工的,因供货状态已进行了预硬化处理,可直接加工成形后抛光、装配。
对于要改锻成坯料后再加工成形的,其工艺路线为:下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理(34~42HRC)→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
塑料渗碳钢塑料模的热处理特点1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具,要选用渗碳钢来制造,并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求,一般渗碳层的厚度为0.8~1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3~1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1.2mm。
渗碳层的含碳量为0.7%~1.0%为佳。
若采用碳、氮共渗,则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
3.渗碳温度一般在900~920℃,复杂型腔的小型模具可取840~860℃中温碳氮共渗。
渗碳保温时间为5~10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。
渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜,即高温阶段(900~920℃)以快速将碳渗入零件表层为主;中温阶段(820~840℃)以增加渗碳层厚度为主,这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。
4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同,渗碳后可分别采用:重新加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。
淬硬钢塑料模的热处理1.形状比较复杂的模具,在粗加工以后即进行热处理,然后进行精加工,才能保证热处理时变形最小,对于精密模具,变形应小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分严格,因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。
应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热,若采用普通箱式电阻炉加热,应在模腔面上涂保护剂,同时要控制加热速度,冷却时应选择比较缓和的冷却介质,控制冷却速度,以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。
一般以热浴淬火为佳,也可采用预冷淬火的方式。
3.淬火后应及时回火,回火温度要高于模具的工作温度,回火时间应充分,长短视模具材料和断面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。
预硬钢塑料模的热处理1.预硬钢是以预硬态供货的,一般不需热处理,但有时需进行改锻,改锻后的模坯必须进行热处理。
2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火,目的是消除锻造应力,获得均匀的球状珠光体组织,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。
3.预硬钢的预硬处理工艺简单,多数采用调质处理,调质后获得回火索氏体组织。
高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。
由于这类钢淬透性良好,淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。
表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺,供参考。
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺钢号加热温度/℃ 冷却方式回火温度/℃ 预硬硬度HRC3Cr2Mo 830~840 油冷或160~180℃硝盐分级 580~650 28~365NiSCa 880~930 油冷 550~680 30~458Cr2MnWMoVS 860~900 油或空冷 550~620 42~48P4410 830~860 油冷或硝盐分级 550~650 35~41SM1 830~850 油冷 620~660 36~42时效硬化钢塑料模的热处理1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。
首先进行固溶处理,即把钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体中,完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。
第二步进行时效处理,利用时效强化达到最后要求的力学性能。
2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行,加热时间分别可取:1min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的钢种也可空冷。
如果锻造模坯时能准确控制终锻温度,锻造后可直接进行固溶淬火。
3.时效处理最好在真空炉中进行,若在箱式炉中进行,为防模腔表面氧化,炉内须通入保护气氛,或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑,在装箱保护条件下进行时效。
装箱保护加热要适当延长保温时间,否则难以达到时效效果。
部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。
表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范钢号固溶处理工艺时效处理工艺时效硬度HRC06Ni6CrMoVTiAl 800~850℃油冷 510~530℃×(6~8)h 43~48 PMS 800~850℃空冷 510~530℃×(3~5)h 41~4325CrNi3MoAl 880℃水淬或空冷 520~540℃×(6~8)h 39~42SM2 900℃×2h油冷+700℃×2h 510℃×10h 39~40PCR 1050℃固溶空冷 460~480℃×4h 42~44编辑本段塑料模的表面处理为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性,常对其进行适当的表面处理。
塑料模镀铬1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法,镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力,能长久保持金属光泽,在多种酸性介质中均不发生化学反应。
镀层硬度达1000HV,因而具有优良的耐磨性。
镀铬层还具有较高的耐热性,在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。
渗氮2.渗氮具有处理温度低(一般为550~570℃),模具变形甚微和渗层硬度高(可达1000~1200HV)等优点,因而也非常适合塑料模的表面处理。
含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能,用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。
适于塑料模的表面处理方法还有:氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛,PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等。