热处理的4种方法
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热处理方法、特点和应用热处理是金属材料加工过程中的重要环节,它通过改变金属材料的内部结构,从而改变其物理和机械性能,以达到所需的使用性能。
不同的热处理方法具有不同的特点和应用,下面将对一些常见的热处理方法进行详细介绍。
一、退火退火是一种将金属材料加热到一定温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的过程。
退火的主要目的是降低金属材料的硬度,提高其可塑性,以方便后续的加工过程。
同时,退火还可以消除金属材料内部的应力,提高其抗腐蚀性。
退火的过程比较长,需要控制好加热温度和冷却速度,否则可能会影响金属材料的性能。
二、正火正火是一种将金属材料加热到一定温度,保持一定时间,然后快速冷却的过程。
正火的主要目的是提高金属材料的硬度,降低其可塑性,以方便后续的加工过程。
同时,正火还可以细化金属材料的晶粒,提高其机械性能。
正火的过程比较短,需要控制好加热温度和冷却速度,否则可能会影响金属材料的性能。
三、淬火淬火是一种将金属材料加热到一定温度,保持一定时间,然后快速冷却的过程。
淬火的主要目的是提高金属材料的硬度,提高其耐磨性和抗腐蚀性。
同时,淬火还可以细化金属材料的晶粒,提高其机械性能。
淬火的过程需要控制好加热温度和冷却速度,否则可能会影响金属材料的性能。
四、回火回火是一种将金属材料加热到一定温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的过程。
回火的主要目的是降低金属材料的硬度,提高其韧性和抗腐蚀性。
同时,回火还可以消除金属材料内部的应力,提高其机械性能。
回火的过程需要控制好加热温度和冷却速度,否则可能会影响金属材料的性能。
五、表面热处理表面热处理是一种只对金属材料表面进行热处理的过程,主要目的是提高金属材料表面的硬度和耐磨性,同时不改变金属材料内部的性能。
表面热处理的方法包括火焰喷涂、等离子喷涂、电镀等。
这些方法可以有效地提高金属材料的表面性能,同时不改变金属材料内部的性能。
六、化学热处理化学热处理是一种通过化学反应改变金属材料表面的化学成分,从而提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性的过程。
储罐热处理方法储罐是储存液体或气体的容器,广泛应用于石油、化工、食品、医药等行业。
为了确保储罐的安全使用和延长其使用寿命,常常需要进行热处理。
储罐热处理方法包括淬火、回火和正火等,下面将详细介绍这几种方法。
淬火是一种通过快速冷却来提高材料硬度和强度的热处理方法。
在储罐制造过程中,淬火可以通过加热储罐到一定温度,然后迅速将其冷却到室温来实现。
淬火可以有效地改善储罐的力学性能,提高其抗拉强度和硬度,从而增强其耐用性和抗压能力。
回火是淬火后的一个步骤,通过将淬火后的储罐加热到较低的温度,然后保持一段时间,最后再冷却下来。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力,提高储罐的韧性和抗冲击性能。
同时,回火还可以改善储罐的加工性能,减少残余应力,提高储罐的可焊性和可加工性。
正火是一种将储罐加热到一定温度并保持一段时间的热处理方法。
正火可以改善储罐的综合性能,提高其耐腐蚀性和耐磨性。
正火还可以改善储罐的内部组织结构,使其更加均匀致密,从而提高储罐的强度和硬度。
在进行储罐热处理时,需要根据具体材料和使用要求选择合适的温度和时间参数。
同时,还需要进行严格的温度控制和冷却措施,以确保热处理效果的稳定和一致性。
此外,还需要进行相应的质量检测和评估,以确保储罐在热处理后具备所需的性能和质量。
储罐热处理方法是确保储罐安全使用和延长使用寿命的重要手段。
通过合理选择和控制热处理参数,可以有效地改善储罐的力学性能、耐腐蚀性能和耐磨性能。
储罐热处理不仅可以提高储罐的整体性能,还可以减少事故风险,保障生产安全。
因此,在储罐制造和维护过程中,合理应用热处理方法是至关重要的。
热处理加工方法热处理加工方法热处理加工是指通过加热和冷却的过程来改变材料的物理性质和力学性质的一种加工方法。
热处理加工广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料,以及陶瓷、玻璃等非金属材料中。
本文将详细介绍几种常见的热处理加工方法。
一、淬火淬火是一种通过快速冷却来改变钢铁等金属材料组织结构和性能的方法。
淬火可以使钢铁具有高硬度、高强度和耐磨性能。
淬火分为油淬、水淬和气体淬三种方式。
1.油淬油淬是将高温钢件浸入温度在50℃~80℃之间的油中,使其快速冷却。
这种方式适用于低合金钢或者一些特殊合金钢,可以使其获得较高的硬度。
2.水淬水淬是将高温钢件浸入水中,使其快速冷却。
这种方式适用于大部分普通碳素钢或者低合金钢,可以获得较高的硬度。
3.气体淬气体淬是将高温钢件浸入高压气体中,使其快速冷却。
这种方式适用于一些特殊的合金钢,可以获得较高的硬度和强度。
二、回火回火是一种通过加热和冷却来改变钢铁等金属材料组织结构和性能的方法。
回火可以使钢铁具有较好的韧性和塑性。
回火分为低温回火、中温回火和高温回火三种方式。
1.低温回火低温回火是将淬硬后的钢件加热至200℃~300℃左右,保持一定时间后冷却。
这种方式适用于要求有较好韧性和塑性的零部件,可以使其获得较好的韧性和塑性。
2.中温回火中温回火是将淬硬后的钢件加热至400℃~500℃左右,保持一定时间后冷却。
这种方式适用于要求既有硬度又有韧性和塑性的零部件,可以使其获得较好的韧性、塑性和硬度。
3.高温回火高温回火是将淬硬后的钢件加热至600℃~700℃左右,保持一定时间后冷却。
这种方式适用于要求有较好韧性和塑性的大型零部件,可以使其获得较好的韧性和塑性。
三、正火正火是一种通过加热和冷却来改变钢铁等金属材料组织结构和性能的方法。
正火可以使钢铁具有较好的强度和硬度。
正火分为低温正火、中温正火和高温正火三种方式。
1.低温正火低温正火是将钢件加热至700℃~750℃左右,保持一定时间后冷却。
细化晶粒的热处理方法以细化晶粒的热处理方法为标题,我们将介绍几种常见的热处理方法,用于细化金属材料的晶粒,提高材料的机械性能和抗腐蚀性能。
一、均匀化退火均匀化退火是一种常用的细化晶粒的方法,适用于许多金属材料,比如钢、铝、铜等。
在均匀化退火过程中,材料会被加热到高温,使晶粒长大,然后迅速冷却,使晶粒再细化。
这样可以消除材料中的残余应力,提高材料的韧性和强度。
二、再结晶退火再结晶退火是一种通过加热材料使其重新结晶的方法,适用于部分冷变形后的材料。
再结晶退火通过高温加热,使材料中的冷变形组织重新结晶,形成新的细小晶粒。
这种方法可以消除材料中的变形组织,改善材料的塑性和韧性。
三、淬火和回火淬火和回火是一种常用的热处理组合方法,适用于高碳钢等材料。
在淬火过程中,材料被迅速冷却,使晶粒细化,并形成马氏体组织。
然后,通过回火使材料产生细小的回火组织,提高材料的韧性和强度。
四、等温退火等温退火是一种通过在高温下保温一段时间,使材料中的晶粒再细化的方法。
在等温退火过程中,材料被加热到高温后保温,使晶粒再结晶,形成更细小的晶粒。
这种方法可以提高材料的韧性和强度,减小晶粒的尺寸。
五、晶界工程晶界工程是一种通过控制晶界的分布和性质来细化晶粒的方法。
晶界是晶粒之间的边界,对材料的性能有重要影响。
通过控制晶界的位置和特性,可以有效地细化晶粒。
常见的晶界工程方法包括添加合适的合金元素、应力诱导晶界迁移等。
六、等离子处理等离子处理是一种通过在等离子体中暴露材料来细化晶粒的方法。
等离子体是一种高能量的物质,可以在材料表面产生强烈的冲击波和离子束,从而使晶粒细化。
这种方法可以在不改变材料化学成分的情况下,快速细化晶粒。
细化晶粒的热处理方法有很多种,每种方法都有其适用的材料和工艺参数。
在实际应用中,我们可以根据具体材料和要求选择合适的热处理方法,以达到细化晶粒、提高材料性能的目的。
45钢的热处理方法
45钢是一种中碳合金钢,在进行热处理之前,通常需要先进行退火处理,以消除内部应力和组织不均匀性。
具体的热处理方法如下:
1. 预热:将45钢加热到800-850,保持一段时间,使温度均匀分布。
2. 热处理:将预热好的45钢迅速冷却到温度区间550-650之间,保持一段时间,然后再迅速冷却到室温。
这个过程通常称为正火处理,可以使钢材达到所需的硬度和强度。
3. 硬化处理:对于需要更高硬度和强度的应用,可以进一步进行淬火处理。
将经过正火处理后的45钢迅速冷却到温度区间800-830之间,然后再快速冷却到室温,以使钢材获得高硬度和强度。
4. 回火处理:为了提高45钢的韧性和减少脆性,可以进行回火处理。
将经过淬火处理后的钢材加热到300-700之间,保持一段时间后再冷却,可以达到所需的韧性和强度平衡。
需要注意的是,具体的热处理参数和处理时间可能会根据具体的应用和要求而有所不同,因此在实际操作中,最好咨询专业的材料工程师或进行试验研究,以获得最佳的热处理效果。
热处理目的热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性质的方法。
它通常用于增强材料的硬度、强度、耐腐蚀性和耐磨损性。
不同类型的热处理可以产生不同的效果,因此选择正确的热处理过程对于实现所需的材料性质至关重要。
一、热处理目的1.改善材料硬度和强度通过加热和冷却,可以使金属中原本分散在晶粒中的碳、氮等元素溶解到基体中,形成固溶体,从而提高了金属的硬度和强度。
这种方法称为固溶强化。
2.改善材料韧性通过淬火或回火等方法,可以使金属中原本分散在晶粒中的碳、氮等元素析出到晶界上,形成细小而均匀分布的颗粒,从而提高了金属的韧性。
这种方法称为沉淀强化。
3.改善材料耐腐蚀性通过加热和冷却,可以使金属表面形成一层致密而均匀的氧化物或氮化物膜,从而提高了金属的耐腐蚀性。
这种方法称为表面硬化。
4.改善材料耐磨损性通过加热和冷却,可以使金属表面形成一层致密而均匀的碳化物或氮化物膜,从而提高了金属的硬度和耐磨损性。
这种方法称为表面强化。
5.改善材料尺寸稳定性通过加热和冷却,可以改变材料内部的晶体结构,从而减小晶粒尺寸和晶界数量,提高材料的尺寸稳定性。
这种方法称为细晶粒强化。
6.改善材料导电性和磁导率通过加热和冷却,可以改变材料中电子的自旋方向和排列方式,从而提高了金属的导电性和磁导率。
这种方法称为电子结构调控。
二、常见的热处理方法1.淬火淬火是将钢件加热到一定温度后迅速冷却至室温或低于室温,使其产生马氏体组织以增强硬度、强度等力学性能的一种热处理方法。
2.回火回火是将淬火后的钢件加热到一定温度,保温一段时间后冷却至室温,使其产生回火组织以提高韧性、减少脆性的一种热处理方法。
3.正火正火是将钢件加热到一定温度,保温一段时间后冷却至室温,使其产生珠光体组织以提高韧性和塑性的一种热处理方法。
4.退火退火是将钢件加热到一定温度,保温一段时间后缓慢冷却至室温,使其产生软化组织以改善加工性能、减小残余应力等的一种热处理方法。
5.时效处理时效处理是将合金材料在高温下保持一定时间后迅速冷却至室温,使其产生沉淀强化作用以提高强度、硬度等力学性能的一种热处理方法。
热处理方法有哪些热处理方法是一种常见的材料处理技术,用于改变材料的物理和化学性质,以获得所需的材料性能。
热处理方法包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是指将材料加热到一定温度,然后缓慢冷却到室温。
退火能够消除材料中的残余应力,提高材料的可塑性和韧性。
退火通常分为完全退火、球化退火和应力退火三种。
完全退火可以改变材料的晶体结构,提高其韧性和延展性。
球化退火可以使材料的晶粒尺寸更均匀,提高材料的耐蚀性和力学性能。
应力退火主要用于去除材料中的残余应力,改善材料的形状和尺寸稳定性。
正火是指将材料加热到特定温度,然后在空气中冷却。
正火可以提高材料的硬度和强度,改善其耐久性和耐磨性。
正火通常用于低碳钢和合金钢的处理,以增强材料的力学性能。
淬火是将材料加热到临界温度以上,然后迅速冷却。
淬火能够使材料快速固化,形成硬质组织,提高材料的硬度和强度。
淬火通常用于高碳钢和合金钢的处理,以获得高强度和高硬度的材料。
回火是指在淬火后将材料加热到一定温度,然后冷却到室温。
回火可以改变淬火组织的性质,提高材料的韧性和韧度。
回火通常用于淬火后的高碳钢和合金钢,以减轻淬火带来的脆性。
热处理方法不仅适用于金属材料,还适用于陶瓷、塑料和复合材料等其他材料。
不同材料的热处理方法和参数会有所不同,需要根据具体的材料性质和要求来选择合适的处理方法。
总之,热处理方法是一种重要的材料处理技术,通过改变材料的晶体结构和组织,可以改善材料的物理和化学性质,提高其力学性能和耐久性。
常用的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火,每种方法都有其特定的应用范围和效果。
只有科学合理地运用热处理方法,才能使材料达到最佳的性能和效果。
在热处理中淬火加热一般是热炉装料,但是对工件尺寸较大、几何形状复杂的高合金钢制工件,应该根据生产批量的大小,采用预热炉预热,或分区加热等方式进行加热。
下面我们就来具体介绍一下热处理中常用的淬火方法及其应用。
1、单液淬火法这是最简单的淬火方法,常用于形状简单的碳钢和合金钢工件。
把已加热到淬火温度的工件淬入一种淬火介质,使其完全冷却。
对碳钢而言,直径大于3—5mm的工件应于水中淬火,更小的工件可在油中淬火,对各种牌号的合金钢,则以油为常用淬火介质。
2、中断淬火法这种方法是把加热到淬火温度的工件,先在冷却能力强的淬火介质中冷却,然后转入慢冷的淬火介质中冷却至室温,以达到在不同淬火冷却温度区间,有比较理想的淬火冷却速度。
这样既保证了获得较高的硬度层和淬硬层又可减少内应力及防止发生淬火开裂。
一般用水作快冷淬火介质,用油或空气作慢冷淬火介质,但较少采用空气。
不过这种方法也有一定的缺点:对于不同种工件很难确定其应在快冷介质中停留的时间,而对于同种工件,这时间也难控制。
在水中冷却时间过长,将使工件某些部分冷到马氏体点以下,发生马氏体转变,结果可能导致变形和开裂。
反之,如果在水中停留的时间不够,工件尚未冷却到低于奥氏体最不稳定的温度,发生珠光体型转变,导致淬火硬度不足。
3、喷射淬火法这种方法就是向工件喷射水流的淬火方法,水流可大可小,视所要求的淬火深度而定。
用这种方法淬火,不会在工件表面形成蒸气膜,这样就能够保证得到比普通水中淬火更深的淬硬层。
为了消除因水流之间冷却能力不同所造成的冷却不均匀的现象,水流应细密,最好同时工件上下运动或旋转。
这种方法主要用于局部淬火。
用于局部淬火时,因未经水冷的部分冷却较慢,为了避免已淬火部分受未淬火部分残留热量的影响,工件一旦全黑,立即将整个工件淬入水中或油中。
淬火Quenching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铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火工艺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。
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。
淬火工件的硬度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HRN硬度。
高速钢的热处理方法
高速钢是一种具有高耐磨性、高硬度和高耐热性能的金属材料,在工业生产中被广泛应用。
为了使高速钢发挥最佳性能,需要经过一系列热处理方法的加工,以下是其中的几种方法:
1. 空气冷却法:将高速钢加热到临界温度,然后在空气中自然
冷却,使高速钢的硬度和韧性达到平衡状态。
2. 油淬法:将高速钢加热到临界温度,然后迅速浸入加热的油
中进行淬火,使其快速冷却,从而提高高速钢的硬度和耐磨性。
3. 水淬法:将高速钢加热到临界温度,然后迅速浸入加热的水
中进行淬火,使其快速冷却,从而提高高速钢的硬度和耐磨性。
4. 回火法:将淬硬后的高速钢再次加热到较低的温度,并在一
定时间内保持,然后自然冷却,使其硬度降低,提高高速钢的韧性和可加工性。
以上热处理方法是高速钢加工过程中常用的几种方法,不同的方法可以使高速钢的性能得到不同程度的提升,根据实际需求进行选择。
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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。
故一般在冷加工以后,还在进行回火处理予以消除。
冷加工后变形的晶是不稳定的,加热后晶粒有恢复原状的趋势,这就是再结晶,出现再结晶时的温度称再晶温度。
再结晶会使钢材强度和韧性降低,球化、石墨化进程加速。
工程上对冷、热加工划分,不是以加工时是否加热来区别,而是以加工时的温度是否高于再结晶温度来划分。
高于再结晶温度属热加工,低于再结晶温度即为冷加工。
在低于再结晶温度下加工,冷加工硬化的一些缺陷就会出现。
主蒸汽管道和再热蒸汽管道和工作温度均在再结晶温度的下限,冷加工硬化造成的危害作用时间长,因此,制订合金钢的弯制、锻打等热加工工艺时,对加工温度的下限作了严格规定,即热加工低于某一温度时应立即停止加工。
否则,就等于进行冷加工,会出现冷加工硬化所造成的缺陷。
冷加工硬化现象有害处,但有时利用这一原理还可得到一定益处。
如转轴弯曲后的直轴方法中,有一种捻打法,就是在弯轴的凹面进行冷加工,使轴的这部分金属表面延伸、硬化,并在内应力作用下达到直轴的目的。
什么是正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。
正火是将钢加热到临界点以上的一定温度,保温一定时间、取出炉外,在空气中冷却,将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Acm(共析、过共析钢)以上30~50°C,保温一定时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺方法。
正火的目的:(1)对于力学性能要求不高的碳钢、低合金钢结构件,可作最终热处理。
(2)对于低碳钢可用来调整硬度,避免切削加工中的“粘刀”现象,改善切削加工性。
(3)对于共析、过共析钢,正火可消除网状二次渗碳体,为球化退火作准备。
碳钢的可淬性较小,正火是最终热处理。
对于合金钢,由于淬硬倾向强,正火后还需补以回火处理。
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。
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。
什么是淬火淬火是将工件加热到Ac1或Ac3以上某一温度,保温一定时间使其奥氏体化,然后以一定的冷却速度冷却,从而获得马氏体(或贝氏体)的热处理工艺方法。
(马氏体:C在a-Fe中的过饱和固容体)淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。
钢的淬火是热处理工艺中最重要、也是用途最广泛的工序,如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。
1. 淬火加热温度淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。
亚共析钢是AC3+(30~50℃);共析钢和过共析钢是AC1+(30~50℃)。
亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度,则此时钢尚未完全奥氏体化,存在有部分未转变的铁素体,淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。
铁素体的硬度较低,从而使淬火后的硬度达不到要求,同时也会影响其他力学性能。
若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火,则奥氏体晶粒会显著粗大,从而破坏淬火后的材料性能。
所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+(30~50℃),这样既保证充分奥氏体化,又保持奥氏体晶粒的细小。
过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+(30~50℃)。
在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。
在此温度范围内加热,其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。
淬火后除极少数残余奥氏体外,其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。
这样的组织硬度高、耐磨性好,并且脆性相对较少。
过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1,因为此时钢材尚未奥氏体化。
若加热到略高于AC1温度时,珠光体完全转变成奥氏体,并有少量的渗碳体溶入奥氏体。
此时奥氏体晶粒细小,且其碳的质量分数已稍高于共析成分。
如果继续升高温度,则二次渗碳体不断溶入奥氏体,致使奥氏体晶粒不断长大,其碳浓度不断升高,会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。
同时由于奥氏体含碳量过高,使淬火后残余奥氏体数量增多,降低工件的硬度和耐磨性。
因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1过多是不合适的。
在生产实践中选择工件的淬火加热温度时,除了遵守上述一般原则外,还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及加热设备、冷却介质等诸多因素的影响,对加热温度予以适当调整。
如合金钢零件,通常取上限,对于形状复杂零件取下限。
强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。
如亚温淬火是亚共析钢在略低于AC3的温度奥氏体化后淬火,这样可提高韧性,降低脆性转折温度,并可消除回火脆性。
如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为AC3-(5~10℃)。
采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。
如16Mn钢在940℃淬火,5CrMnMo钢在890℃淬火,20CrMnMo钢在920℃淬火,效果较好。
高碳钢低温、快速、短时加热淬火,适当降低高碳钢的淬火加热温度,或采用快速加热及缩短保温时间的办法,可减少奥氏体的碳含量,提高钢的韧性。
2. 保温时间为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化,就必须在淬火加热温度保温一定时间,即保温时间。
3. 淬火介质工件进行淬火冷却所使用的介质称为淬火冷却介质(或淬火介质)。
理想的淬火介质应具备的条件是使工件既能淬成马氏体,又不致引起太大的淬火应力。
这就要求在C曲线的“鼻子”以上温度缓冷,以减小急冷所产生的热应力;在“鼻子”处冷却速度要大于临界冷却速度,以保证过冷奥氏体不发生非马氏体转变;在“鼻子”下方,特别使Ms点一下温度时,冷却速度应尽量小,以减小组织转变的应力。
生产中常用的冷却介质有:水、水溶液、油,另外还有熔盐、熔碱等。
①水:优点是在650~550℃范围内有很大的冷却能力,且安全、价廉、对环境污染较小且易控制,易实现自动化;其缺点是在300~200℃范围内冷却仍很快,易引起钢的淬裂。
②食盐水溶液:常用5%~15%的NaCl溶液,优点是可增加650~550℃范围内的冷却,且基本上不改变300~200℃时的冷却能力,可避免淬火软点,使硬度均匀,是工厂中最常用之淬火介质。
③碱水溶液:常用5%~15%的NaOH水溶液,优点是可增加650~550℃范围内的冷速,基本不改变300~200℃的冷却能力,缺点是腐蚀性大,化学稳定性差,易变质。
④油:优点是无论在高温650~550℃,还是在低温300~200℃,冷却中都很缓慢,且工件一般不易开裂。
缺点是易燃,使用性质会逐渐改变,价格高。
一般而言,碳素钢淬火用水冷,合金钢淬火用油冷。
4. 冷却方法生产实践中应用最广泛的淬火分类是以冷却方式的不同划分的。
主要有单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
特殊工件也采用压缩空气淬火、喷雾淬火、喷流淬火。
(1)单液淬火法将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法。
优缺点:操作简单,易实现机械化与自动化,适用于形状简单的工件,但此法水冷变形大,油冷难淬硬,可将油、水双冷结合起来进行如下的双液淬火。
(2)双液淬火法将加热的碳钢先在水或盐水中冷却,冷到(300~400)℃时迅速移入油中冷却,这种水淬油冷的方法称为双液淬火法。
优缺点:既可使工件淬硬,又能减少淬火的内应力,有效地防止产生淬火裂纹,主要用于形状复杂的高碳工具钢,如丝锥、板牙等。
缺点是操作困难,技术要熟练。
(3)分级淬火法分级淬火法是把加热好的工件先投入温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中快速冷却停留一段时间,待其表面与心部达到介质温度后取出空冷,使之发生马氏体转变。
优缺点:比双液淬火进一步减少了应力和变形,操作较易。