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那么小編帶你了解一熱處理

發(fā)布時間: 2023-04-23 作者:admin 分享到:
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熱處理一直以來都是我們機械廠經(jīng)常用到的工藝


一、基本名詞概念:

熱處理:是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻,通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。

金屬:具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小,富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固

合金:由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成,具有金屬特性的物質(zhì)。

相:指金屬或合金中化學(xué)成分相同、晶格結(jié)構(gòu)相同,或原子聚集狀態(tài)相同,并與其他部分之間有明確界面的獨立均勻組成部分。

組織:組織是指用肉眼可直接觀察的,或用放大鏡、顯微鏡能觀察分辨的材料內(nèi)部微觀形貌圖像。

固溶體:固溶體是一個(或幾個)組元的原子(化合物)溶入另一個組元的晶格中,而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體,固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。

固溶強化:由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點,使晶格發(fā)生畸變,使固溶體硬度和強度升高,這種現(xiàn)象叫固溶強化現(xiàn)象。

化合物:合金組元間發(fā)生化合作用,生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。

機械混合物:機械混合物 由純金屬、固溶體、金屬化合物這些合金的基本相按照固定比例構(gòu)成的組織稱為機械混合物。

鐵素體:碳在α-Fe(體心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體。

奧氏體:碳在γ-Fe(面心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體。

滲碳體:碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物(Fe3C)。

珠光體:鐵素體和滲碳體組成的機械混合物(Fe+Fe3C 含碳0.77%)。

萊氏體:滲碳體和奧氏體組成的機械混合物(含碳4.3%)。鐵碳相圖針對的是.具代表性的鐵碳合金,也就是碳素鋼。

Ac1和Ac3分別是是實際加熱中珠光體開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和全奧氏體的溫度線,而A1和A3是理想狀態(tài)下非常緩慢加熱時發(fā)生平衡相變時對應(yīng)的溫度線,也就是實際加熱時總是會有一定的偏差。Acm和Accm也是一樣的道理,只是針對的是過共析鋼。

正火:將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時間后在空氣中冷卻,得到珠光體類組織的熱處理工藝。

退火:將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度,保溫一段時間后,隨爐緩慢冷卻(或埋在砂中或石灰中冷卻)至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。

固溶熱處理:將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中,然后快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

時效:合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后,在室溫放置或稍高于室溫保持時,其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。

固溶處理:使合金中各種相充分溶解,強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能,消除應(yīng)力與軟化,以便繼續(xù)加工成型。

時效處理:在強化相析出的溫度加熱并保溫,使強化相沉淀析出,得以硬化,提高強度。

淬火:將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻,使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。

回火:8將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間,隨后用符合要求的方法冷卻,以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。

鋼的碳氮共滲:碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化,目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度,耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主,其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

調(diào)質(zhì)處理:一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織,它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān),一般在HB200—350之間。

釬:用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝。

二、熱處理小知識

熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一,選擇和控制加熱溫度 ,是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異,但一般都是加熱到相變溫度以上,以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間,因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時,還須在此溫度保持一定時間,使內(nèi)外溫度一致,使顯微組織轉(zhuǎn)變完全,這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時,加熱速度極快,一般就沒有保溫時間,而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟,冷卻方法因工藝不同而不同,主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度.慢,正火的冷卻速度較快,淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求,例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。

三、整熱處理工藝的手段

退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度,根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間,然后進(jìn)行緩慢冷卻,目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài),獲得良好的工藝性能和使用性能,或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。

正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細(xì),常用于改善材料的切削性能,也有時用于對一些要求不高的零件作為.終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬,但同時變脆。

為了降低鋼件的脆性,將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時間的保溫,再進(jìn)行冷卻,這種工藝稱為回火。

退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”,其中的淬火與回火關(guān)系密切,常常配合使用,缺一不可。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同,又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強度和韌性,把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝,稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后,將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長時間,以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行,使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理;在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理,它不僅能使工件不氧化,不脫碳,保持處理后工件表面光潔,提高工件的性能,還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。

表面熱處理是只加熱工件表層,以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部,使用的熱源須具有高的能量密度,即在單位面積的工件上給予較大的熱能,使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱,保溫較長時間,從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后,有時還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說,它可以保證和提高工件的各種性能 ,如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài),以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。

例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵,提高塑性 ;齒輪采用正確的熱處理工藝,使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高;另外,價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能,可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼;工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

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