中文名稱: 熱處理
英文名稱:heat treatment
定義:
對固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)方式加熱、保溫和冷卻,以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的加工方法。
公司
鋼的整體熱處理工藝
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。
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與熱處理有關(guān)的名詞解釋
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)律性排列的固體(即晶體)。
金屬
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(dú)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(gè)(或幾個(gè))組元的原子(化合物)溶入另一個(gè)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(qiáng)化
由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn),使晶格發(fā)生畸變,使固溶體硬度和強(qiáng)度升高,這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)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)。
珠光體
機(jī)械混合物
由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物,雖然是兩面種晶體,卻是一種組成成分,具有獨(dú)立的機(jī)械性能。
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(jī)械混合物(Fe+Fe3C 含碳0.77%)
萊氏體
滲碳體和奧氏體組成的機(jī)械混合物(含碳4.3%)
熱處理工藝的特點(diǎn)
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。
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)用最廣的材料,鋼鐵顯微組織復(fù)雜,可以通過熱處理予以控制,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。
熱處理的發(fā)展史
在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過程中,熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770至前222年,中國人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn),銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。
公元前六世紀(jì),鋼鐵兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,其顯微組織中都有馬氏體存在,說明是經(jīng)過淬火的。
隨著淬火技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對淬火質(zhì)量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀,相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了,同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206~公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15~0.4%,而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上,說明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密,不肯外傳,因而發(fā)展很慢。
1863年,英國金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,證明了鋼在加熱和冷卻時(shí),內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變,鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論,以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖,為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí),人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護(hù)方法,以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。
1850~1880年,對于應(yīng)用各種氣體(諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。1889~1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。
二十世紀(jì)以來,金屬物理的發(fā)展和其他新技術(shù)的移植應(yīng)用,使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是1901~1925年,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳;30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢達(dá)到可控,以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法;60年代,熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場的作用,發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝 ;激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用,又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。
金屬熱處理的工藝的介紹
熱處理的工藝過程
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程,有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過程。這些過程互相銜接,不可間斷。這個(gè)過程可以借助陶瓷換熱器來實(shí)現(xiàn),陶瓷換熱器的生產(chǎn)工藝與窯具的生產(chǎn)工藝基本相同,導(dǎo)熱性與抗氧化性能是材料的主要應(yīng)用性能。它的原理是把陶瓷散熱器放置在煙道出口較近,溫度較高的地方,不需要摻冷風(fēng)及高溫保護(hù),當(dāng)窯爐溫度1250-1450℃時(shí),煙道出口的溫度應(yīng)是1000-1300℃,陶瓷換熱器回收余熱可達(dá)到450-750℃,將回收到的的熱空氣送進(jìn)窯爐與燃?xì)庑纬苫旌蠚膺M(jìn)行燃燒,這樣直接降低生產(chǎn)成本,增加經(jīng)濟(jì)效益。
陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展,因?yàn)樗^好地解決了耐腐蝕,耐高溫等課題,成為了回收高溫余熱的最佳換熱器。經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐,表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優(yōu)點(diǎn)是:導(dǎo)熱性能好,高溫強(qiáng)度高,抗氧化、抗熱震性能好。壽命長,維修量小,性能可靠穩(wěn)定,操作簡便。是目前回收高溫?zé)煔庥酂岬淖罴蜒b置。
加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多,最早是采用木炭和煤作為熱源,進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制,且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱,也可以通過熔融的鹽或金屬,以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。
金屬加熱時(shí),工件暴露在空氣中,常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低),這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱,也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。
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(shí)間,因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí),還須在此溫度保持一定時(shí)間,使內(nèi)外溫度一致,使顯微組織轉(zhuǎn)變完全,這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí),加熱速度極快,一般就沒有保溫時(shí)間,而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)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最慢,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。
熱處理工藝的分類
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。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同,每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝,可獲得不同的組織,從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬,而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜,因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。
整體熱處理是對工件整體加熱,然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s,獲得需要的金相組織,以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
整體熱處理工藝的手段
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(shí)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(shí)用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬,但同時(shí)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(shí)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(qiáng)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(shí)間,以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)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(qiáng)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(shí)或瞬時(shí)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?;瘜W(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?;瘜W(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(shí)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(shí)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(jī)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(shí)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(jià)廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價(jià)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。
整體熱處理工藝的手段的補(bǔ)充
一、退火的種類
將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度,保溫到一定時(shí)間,然后緩慢冷卻(隨爐冷卻),獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。
鋼的退火工藝種類很多,根據(jù)加熱溫度可分為兩大類:一類是在臨界溫度(Ac1或Ac3)以上的退火,又稱為相變重結(jié)晶退火,包括完全退火、不完全退火、球化退火和擴(kuò)散退火等;另一類是在臨界溫度以下的退火,包括再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火等。
1. 完全退火和等溫退火
完全退火又稱重結(jié)晶退火,一般簡稱為退火,這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄,鍛件及熱軋型材,有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理,或作為某些工件的預(yù)先熱處理。
2. 球化退火
球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼(如制造刃具、量具、模具所用的鋼種)。其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并為以后淬火作好準(zhǔn)備。
3. 去應(yīng)力退火
去應(yīng)力退火又稱低溫退火(或高溫回火),這種退火主要用來消除鑄件,鍛件,焊接件,熱軋件,冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除,將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后,或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。
二、淬火時(shí),最常用的冷卻介質(zhì)是鹽水,水和油。鹽水淬火的工件,容易得到高的硬度和光潔的表面,不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn),但卻易使工件變形嚴(yán)重,甚至發(fā)生開裂。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。
三、鋼回火的目的
1.降低脆性,消除或減少內(nèi)應(yīng)力,鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性,如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。
2.獲得工件所要求的機(jī)械性能,工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大,為了滿足各種工件的不同性能的要求,可以通過適當(dāng)回火的配合來調(diào)整硬度,減小脆性,得到所需要的韌性、塑性。
3.穩(wěn)定工件尺寸
4.對于退火難以軟化的某些合金鋼,在淬火(或正火)后常采用高溫回火,使鋼中碳化物適當(dāng)聚集,將硬度降低,以利切削加工。
熱處理手段的補(bǔ)充
?。?/span>1)退火:指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋3忠欢ǖ臅r(shí)間,然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有:再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的:主要是降低金屬材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或壓力加工,減少殘余應(yīng)力,提高組織和成分的均勻化,或?yàn)楹蟮罒崽幚碜骱媒M織準(zhǔn)備等。
?。?/span>2)正火:指將鋼材或鋼件加熱到或 (鋼的上臨界點(diǎn)溫度)以上,30~50℃保持適當(dāng)時(shí)間后,在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的:主要是提高低碳鋼的 力學(xué)性能,改善切削加工性,細(xì)化晶粒,消除組織缺陷,為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。
(3)淬火:指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1(鋼的下臨界點(diǎn)溫度)以上某一溫度,保持一 定的時(shí)間,然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度,獲得馬氏體(或貝氏體)組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有鹽浴淬火,馬氏體分級淬火,貝氏體等溫淬火,表面淬火和局部淬火等。淬火的目的:使鋼件獲得所需的馬氏體組織,提高工件的硬度,強(qiáng)度和耐磨性,為后道熱處理作好組 織準(zhǔn)備等。
?。?/span>4)回火:指鋼件經(jīng)淬硬后,再加熱到 以下的某一溫度,保溫一定時(shí)間,然后冷 卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有:低溫回火,中溫回火,高溫回火和多次回火等。
回火的目的:主要是消除鋼件在淬火時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力,使鋼件具有高的硬度和耐磨性外,并 具有所需要的塑性和韌性等。
(5)調(diào)質(zhì):指將鋼材或鋼件進(jìn)行淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。
(6)滲碳:滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層,再經(jīng)過淬火和低溫回火,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。
編輯本段一些常見的熱處理概念
1. 正火:將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻,得到珠光體類組織的熱處理工藝。
2. 退火annealing:將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度,保溫一段時(shí)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
3. 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
4. 時(shí)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(shí),其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。
5. 固溶處理:使合金中各種相充分溶解,強(qiáng)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
6. 時(shí)效處理:在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫,使強(qiáng)化相沉淀析出,得以硬化,提高強(qiáng)度
7. 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
8. 回火:將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)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
9. 鋼的碳氮共滲:碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)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(qiáng)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。
10. 調(diào)質(zhì)處理quenching and tempering: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(jī)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。
11. 釬焊:用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝
編輯本段回火的種類及應(yīng)用
根據(jù)工件性能要求的不同,按其回火溫度的不同,可將回火分為以下幾種:
?。ㄒ唬┑蜏鼗鼗穑?/span>150-250度)
低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性,以免使用時(shí)崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具,量具,冷沖模具,滾動(dòng)軸承以及滲碳件等,回火后硬度一般為HRC58-64。
(二)中溫回火(250-500度)
中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強(qiáng)度,彈性極限和較高的韌性。因此,它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理,回火后硬度一般為HRC35-50。
(三)高溫回火(500-650度)
高溫回火所得組織為回火索氏體。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理,其目的是獲得強(qiáng)度,硬度和塑性,韌性都較好的綜合機(jī)械性能。因此,廣泛用于汽車,拖拉機(jī),機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件,如連桿,螺栓,齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200-330。
編輯本段熱處理變形的預(yù)防
精密復(fù)雜模具的變形原因往往是復(fù)雜的,但是我們只要掌握其變形規(guī)律,分析其產(chǎn)生的原因,采用不同的方法進(jìn)行預(yù)防模具的變形是能夠減少的,也是能夠控制的。一般來說,對精密復(fù)雜模具的熱處理變形可采取以下方法預(yù)防。
(1)合理選材。對精密復(fù)雜模具應(yīng)選擇材質(zhì)好的微變形模具鋼如空淬鋼),對碳化物偏析嚴(yán)重的模具鋼應(yīng)進(jìn)行合理鍛造并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理,對較大和無法鍛造模具鋼可進(jìn)行固溶雙細(xì)化熱處理。 (
(2)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理,厚薄不要太懸殊,形狀要對稱,對于變形較大模具要掌握變形規(guī)律,預(yù)留加工余量,對于大型、精密復(fù)雜模具可采用組合結(jié)構(gòu)。
(3)精密復(fù)雜模具要進(jìn)行預(yù)先熱處理,消除機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
(4)合理選擇加熱溫度,控制加熱速度,對于精密復(fù)雜模具可采取緩慢加熱、預(yù)熱和其他均衡加熱的方法來減少模具熱處理變形。
(5)在保證模具硬度的前提下,盡量采用預(yù)冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。
(6)對精密復(fù)雜模具,在條件許可的情況下,盡量采用真空加熱淬火和淬火后的深冷處理。
(7)對一些精密復(fù)雜的模具可采用預(yù)先熱處理、時(shí)效熱處理、調(diào)質(zhì)氮化熱處理來控制模具的精度。
(8)在修補(bǔ)模具砂眼、氣孔、磨損等缺陷時(shí),選用冷焊機(jī)等熱影響小的修復(fù)設(shè)備以避免修補(bǔ)過程中變形的產(chǎn)生。
另外,正確的熱處理工藝操作(如堵孔、綁孔、機(jī)械固定、適宜的加熱方法、正確選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)方向等)和合理的回火熱處理工藝也是減少精密復(fù)雜模具變形的有效措施。
熱處理子工藝
退火 熱處理
硫化 熱處理
硬化 熱處理
消除應(yīng)力 熱處理
表面淬火回火熱處理
表面淬火回火熱處理通常用感應(yīng)加熱或火焰加熱的方式進(jìn)行。主要技術(shù)參數(shù)是表面硬度、局部硬度和有效硬化層深度。硬度檢測可采用維氏硬度計(jì),也可采用洛氏或表面洛氏硬度計(jì)。試驗(yàn)力(標(biāo)尺)的選擇與有效硬化層深度和工件表面硬度有關(guān)。這里涉及到三種硬度計(jì)。
處理工件表面硬度的重要手段,它可選用0.5~100kg的試驗(yàn)力,測試薄至0.05mm厚的表面硬化層,它的精度是最高的,可分辨出熱處理工件表面硬度的微小差別。另外,有效硬化層深度也要由維氏硬度計(jì)來檢測,所以,對于進(jìn)行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位,配備一臺(tái)維氏硬度計(jì)是有必要的。
二、表面洛氏硬度計(jì)也是十分適于測試表面淬火工件硬度的,表面洛氏硬度計(jì)有三種標(biāo)尺可以選擇。可以測試有效硬化深度超過0.1mm的各種表面硬化工件。盡管表面洛氏硬度計(jì)的精度沒有維氏硬度計(jì)高,但是作為熱處理工廠質(zhì)量管理和合格檢查的檢測手段,已經(jīng)能夠滿足要求。況且它還具有操作簡單、使用方便、價(jià)格較低,測量迅速、可直接讀取硬度值等特點(diǎn),利用表面洛氏硬度計(jì)可對成批的表面熱處理工件進(jìn)行快速無損的逐件檢測。這一點(diǎn)對于金屬加工和機(jī)械制造工廠具有重要意義。
三、當(dāng)表面熱處理硬化層較厚時(shí),也可采用洛氏硬度計(jì)。當(dāng)熱處理硬化層厚度在0.4~0.8mm時(shí),可采用HRA標(biāo)尺,當(dāng)硬化層厚度超過0.8mm時(shí),可采用HRC標(biāo)尺。
維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值可以方便地進(jìn)行相互換算,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)、圖紙或用戶需要的硬度值。相應(yīng)的換算表在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO、美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM和中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T中都已給出。在沈陽天星網(wǎng)站的技術(shù)資料欄目中這三種換算表都可以找到。
局部熱處理
零件如果局部硬度要求較高,可用感應(yīng)加熱等方式進(jìn)行局部淬火熱處理,這樣的零件通常要在圖紙上標(biāo)出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測要在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。硬度檢測儀器可采用洛氏硬度計(jì),測試HRC硬度值,如熱處理硬化層較淺,可采用表面洛氏硬度計(jì),測試HRN硬度值。
化學(xué)熱處理
---化學(xué)熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學(xué)元素的原子,從而改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能。經(jīng)淬火和低溫回火后,工件表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度,而工件的芯部又具有高的強(qiáng)韌性。
熱處理過程中的溫度和壓力檢測
根據(jù)以上說的內(nèi)容,在熱處理過程中對溫度的檢測和記錄非常的重要,溫度控制的不好對產(chǎn)品的影響十分的大,所以溫度的檢測十分的重要, 在整個(gè)過程的溫度的變化趨勢也顯得十分的重要,導(dǎo)致在熱處理的過程中必須對溫度的變化進(jìn)行記錄,可以方便以后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,也可以查看到底是哪段時(shí)間溫度沒有達(dá)到要求。這樣對以后的熱處理進(jìn)行改進(jìn)起到非常大的作用
RX4000B 溫度記錄儀
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熱處理安全操作規(guī)程
一、清理好操作場地,檢查電源、測量儀表和各種開關(guān)是否正常,水源是否通暢。
二、操作人員應(yīng)穿戴好勞保防護(hù)用品。
三、開啟控制電源萬能轉(zhuǎn)換開關(guān),根據(jù)設(shè)備技術(shù)要求分級段升、降溫,延長設(shè)備壽命和設(shè)備完好。
四、要注意熱處理爐的爐溫和網(wǎng)帶調(diào)速,能掌握對不同材料所需的溫度標(biāo)準(zhǔn),確保工件硬度及表面平直度和氧化層,并認(rèn)真做好安全工作。
五、要注意回火爐的爐溫和網(wǎng)帶調(diào)速,開啟排風(fēng),使工件經(jīng)回火后達(dá)到質(zhì)量要求。
六、在工作中應(yīng)堅(jiān)守崗位。
七、要配置必要的消防器具,并熟識(shí)使用及保養(yǎng)方法。
八、停機(jī)時(shí),要檢查各控制開關(guān)均處于關(guān)閉狀態(tài)后,關(guān)閉萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。