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走進(jìn)金屬材料-熱處理的四把火

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-09-28 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時(shí)間:2020-08-21 熱度:

  熱處理是指材料在固態(tài)下,通過(guò)加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。
  金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織,或改變工件表面的化學(xué)成分,賦予或改善工件的使用性能。
  其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量,而這一般不是肉眼所能看到的。一般常用的熱處理工藝有“退火”、“正火”、“淬火”、“回火”等,故又常被稱為“熱處理的四把火”。
  今天,百檢網(wǎng)小編就以*常見(jiàn)的鋼鐵產(chǎn)品為例,給大家介紹一下常見(jiàn)的熱處理工藝。
  

一、常見(jiàn)的熱處理工藝


  1.退火
  將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間,然后使它慢慢冷卻,稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度,經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。
  退火的目的,是為了消除組織缺陷,改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒,提高鋼的力學(xué)性能,減少殘余應(yīng)力;同時(shí)可降低硬度,提高塑性和韌性,改善切削加工性能。
  所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力,又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備,故退火是屬于半成品熱處理,又稱預(yù)先熱處理。


  2.正火
  正火是將鋼加熱到臨界溫度以上(詳見(jiàn)Fe-Fe3C相圖),使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體,然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。
  它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體,對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格,提高綜合力學(xué)性能,對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。
  3.淬
  淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上,保溫一段時(shí)間,然后很快放入淬火劑中,使其溫度驟然降低,以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻,而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火在日常生產(chǎn)過(guò)程中常被稱為是“zhan”(四聲)火。
  淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度,但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有:水、油、堿水和鹽類溶液等。而高速鋼的淬火劑可以是“風(fēng)”,所以高速鋼又被稱為“風(fēng)鋼”。
  4.回火
  將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度,再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,降低硬度和脆性,以取得預(yù)期的力學(xué)性能?;鼗鸱指邷鼗鼗?、中溫回火和低溫回火三類?;鼗鸲嗯c淬火、正火配合使用。
  調(diào)質(zhì)處理:淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能,材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整,其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好,具有良好的綜合機(jī)械性能。
  時(shí)效處理:為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化,常在低溫回火后(低溫回火溫度150-250℃)精加工前,把工件重新加熱到100-150℃,保持5-20小時(shí),這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理,稱為時(shí)效。
  對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理,以消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定鋼材組織和尺寸,尤為重要。
  5.表面熱處理
  表面淬火:是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上,但熱量還未來(lái)得及傳到心部之前迅速冷卻,這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織,而心部沒(méi)有發(fā)生相變,這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
  化學(xué)熱處理:是指將化學(xué)元素的原子,借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力,把它滲入到工件的表面層去,來(lái)改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu),從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同,化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。
  滲碳:滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層,再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火,使工件的表面層具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
  滲氮:又稱氮化,是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。
  氰化:又稱碳氮共滲,是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。
  滲金屬:是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過(guò)程。它是使鋼的表面層合金化,以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性,如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。

  常見(jiàn)熱處理設(shè)備
  

二、熱處理相關(guān)的測(cè)試


  硬度測(cè)試(測(cè)試標(biāo)尺可以是布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等,測(cè)試部位可以是表面、芯部等),硬化層深度,拉伸測(cè)試,殘余應(yīng)力測(cè)試,RT測(cè)試,顯微組織觀察,熱模擬測(cè)試(Gleeble法)等,通過(guò)不同的測(cè)試方法可以評(píng)估熱處理效果以及熱處理后的工件的使用性能。
  百檢網(wǎng)小編結(jié)語(yǔ):為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,除合理選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。
  鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用*廣的材料,鋼鐵顯微組織復(fù)雜,可以通過(guò)熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。
  另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過(guò)熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能,以獲得不同的使用性能。


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