機加工常用的熱處理知識

1、機加工常用的熱處理知識摘要:本文簡單粗略地介紹了機械加工中常用到的一些基本熱處理知識，并對熱處理所要注意的幾個問題作了簡要解答。關鍵詞：熱處理奧氏體鐵素體馬氏體退火正火淬火調(diào)質(zhì)從事機械加工，離不開鋼鐵。我們常說的鐵絲，嚴格來說是含碳0.1%0.2%的熟鐵；生鐵則是指煉鋼用的鐵，含碳量為3%4.26%。特性是硬而脆。鑄造件則是通過生鐵二次加熱到1200C1300C并加入一定數(shù)量的廢鋼等方法降低溶液中的含碳量（2%3%）澆鑄于砂模中生產(chǎn)的。而鋼則是煉出來的，要經(jīng)過反復加熱、鍛打，也就是氧化脫碳而來。在實際生產(chǎn)中，為了滿足使用要求，經(jīng)常要對鋼材進行熱處理，而熱處理是在不改變鋼材化學成分的情況下，充分

2、利用鋼鐵奧氏體包晶特性，挖掘鋼材潛在的優(yōu)良性能而產(chǎn)生的一種工藝手段。熱處理工藝考慮的溫度范圍極其有限（主要是奧氏體區(qū)），是利用奧氏體能大量把碳溶于鐵素體特性，快速或用適當?shù)睦鋮s速度把碳固定與鐵素體內(nèi)，起到提高強度作用的特性產(chǎn)生的。鐵-碳合金可以溶入三種形式的鐵而形成固溶體：鐵素體固溶體、奧氏體固溶體和在一定條件下鐵-碳合金還可以以石墨狀態(tài)獨立存在。以上各種固溶體、化合物和石墨都屬于鐵-碳合金的相。先簡單說一下奧氏體和馬氏體。1奧氏體奧氏體形成過程的規(guī)律：淬火、正火、退火加熱到Ac1或Ac3以上30C50C，組織轉變產(chǎn)生。鋼加熱到Ac1以上時，首先發(fā)生珠光體向奧氏體轉變，隨著轉變完成開始長大，殘

3、余滲碳溶入奧氏體。隨著溫度的提高，奧氏體逐步長入鐵素體，加熱到Ac3以上鐵素體全部消失，奧氏體成分繼續(xù)均勻化。加熱溫度、加熱速度、碳含量、合金元素及原始組織都對奧氏體形成速度有影響。碳含量高，易長大，而合金元素大多有阻止長大傾向，晶粒粗大到一定程度就是過熱，影響淬火后組織細化，嚴重影響綜合性能。過燒就產(chǎn)生包晶現(xiàn)象，鋼就廢了。2馬氏體它的化學成分與奧氏體完全相同。它是由高溫奧氏體在一定冷卻速度下產(chǎn)生的。它是體心正方，大部分碳原子（約80%）占間隙位置，提高強度。力學性能：馬氏體其實就是過飽和鐵素體，它的硬度隨碳濃度提高單調(diào)上升，低于0.4%時，屈服強度隨碳濃度提高而上升，超過后，不轉變特點:只有

4、使奧氏體濃度過冷到某一溫度后才能發(fā)生馬氏體轉變。這個溫度叫馬氏體轉變開始點，有產(chǎn)生爆發(fā)性”的轉變特性。冷至以下某一溫度轉變終止，這個溫度叫做馬氏體轉變終止點。熱處理工藝都有一個共同的特點：都要經(jīng)過加熱和冷卻兩個基本過程。熱處理分為加熱整體熱處理、表面熱處理、化學熱處理三大類。其中整體熱處理又分為：退火、正火、淬火、調(diào)質(zhì)等。退火及正火常用于毛坯的預備熱處理，目的是使鋼的成分均勻化細化晶粒，改善組織，消除加工應力，降低硬度，改善切削性能等，為下一步工序作準備。對于性能要求不高的鋼件，正火可作為最終熱處理工序。淬火的目的是獲得某種過飽和固溶體或其它不平衡組織使金屬具有特定的使用性能。配合回火消除淬火

5、時產(chǎn)生的內(nèi)應力。使金屬具有特定的強韌性。調(diào)質(zhì)區(qū)別于淬火只是回火溫度不同，一般在480C650C，目的是達到鋼的綜合機械性能。表面熱處理的目的是：在調(diào)質(zhì)處理、穩(wěn)定時效處理后再進行表面處理，達到中心部具有一定強度和韌性、表面耐磨的工藝方法?；瘜W熱處理的目的是：變形小的條件下具有高耐磨性、抗咬合性及耐腐蝕性和抗大氣腐蝕性能。為了保證經(jīng)濟的批量生產(chǎn)和產(chǎn)品的經(jīng)久耐用，熱處理工藝的選定必須與材料選擇相結合，基本原則是：工藝過程穩(wěn)定可靠，勞動條件較好，設備投資和生產(chǎn)成本較低，能耗較低，環(huán)境無污染或污染輕微。熱處理應該特別注意的三大問題。熱處理工件在高溫下長時間保溫，并由高溫迅速冷卻，會使工件變形甚至開裂。只

6、要能達到工藝要求，加熱溫度越低越好，淬火介質(zhì)的冷卻速度越慢越好。熱處理工藝還需要冷加工工藝的嚴密配合。熱處理加熱過程金屬的氧化與脫碳是必須嚴格控制的課題。高溫下02是一種非?；顫姷臍怏w，會使鋼表面強烈氧化，并伴隨著脫碳。加熱溫度越高，氧化脫碳速度越快。鋼鐵含碳越高，氧化脫碳程度越重。解決方法：淬火件應該在鹽浴和氣體保護中加熱減少氧化脫碳。精密件、表面咼強度件還必須進行精加工以消除脫碳層過熱過燒的危害調(diào)質(zhì)鋼、工具鋼、高合金鋼等在固相時奧氏體及固化物在過熱、過燒狀況下冷凝下來產(chǎn)生組織結構粗大，化合物固溶溫差大產(chǎn)生組織疏松，嚴重影響鋼的韌性和強度，并產(chǎn)生脆性等。解決辦法是通過軋制鍛造并正火、退火加回火消除。淬火和調(diào)質(zhì)的過熱過燒因工藝問題是無法解決的，因此必須在生產(chǎn)過程中高度關注，避免發(fā)生。常用淬火介質(zhì)H值(冷卻速度)如下。靜止水為1;中等攪動1.11.3。空氣0.02;強吹風0.05。礦物應力:0.250