熱處理工藝的分類

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--內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--熱處理工藝的分類(總15頁)PAGE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間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(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，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最終熱處理。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)溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，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；在負壓氣氛或真空中進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。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，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(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。整體熱處理工藝的手段的補充一、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、球化退火和擴散退火（均勻化退火）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。按照冷卻方式，退火可分為等溫退火和連續(xù)冷卻退火。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，它是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上20~30℃，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。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，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。4.不完全退火是將鋼加熱至Ac1~Ac3(亞共析鋼)或Ac1~ACcm(過共析鋼)之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。二、淬火時，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，但卻易使工件變形嚴重，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，如不及時回火往往會使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。2．獲得工件所要求的機械性能，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。熱處理手段的補充1．退火：指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定的時間，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，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。2．正火：指將鋼材或鋼件加熱到或（鋼的上臨界點溫度）以上，30～50℃保持適當(dāng)時間后，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（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一定的時間，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，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。4．回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，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。編輯本段真空熱處理爐采取有效方法[1]因為金屬工件的加熱、冷卻等操作，自動化程度高：真空熱處理電爐的自動化程度之所以較高。需要十幾個甚至幾十個動作來完成。這些動作內(nèi)在真空熱處理爐內(nèi)進行，操作人員無法接近。同時，有些動作如加熱保溫結(jié)束后，金屬工件進行淬火工序須六、七個動作并且要在15秒鐘以內(nèi)完成。這樣敏捷的條件來完成許多動作，很容易造成操作人員的緊張而構(gòu)成誤操作。因此，只有較高的目動化才能準(zhǔn)確、及時按程序協(xié)調(diào)。金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內(nèi)進行，嚴厲的真空密封：眾歷周知。因此，獲得和堅持爐子原定的漏氣率，保證真空爐的工作真空度，對確保零件真空熱處理的質(zhì)量有著非常主要的意義。所以真空熱處理爐的一個關(guān)鍵問題，就是要有可靠的真空密封構(gòu)造。為了保證真空爐的真空性能，真空熱處理爐結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須道循一個基本原則，就是爐體要采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少開或者不開孔，少采用或者避免采用動密封結(jié)構(gòu)，以盡量減少真空泄露的機遇。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電偶導(dǎo)出裝置也都必須設(shè)計密封構(gòu)造。蒸汽壓低大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態(tài)下使用：真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是真空與高溫下工作的因而對這些材料提出了耐高溫。輻射成果好，導(dǎo)熱系數(shù)小等要求。對抗氧化性能懇求不高。所以，真空熱處理爐廣泛采用了鉭、鎢、鉬和石墨等作加熱與隔熱構(gòu)料。這些資料在大氣狀態(tài)下極易氧化，因此，通例熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料。水冷裝置，真空熱處理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件導(dǎo)別處置(水冷電極)中間真空隔熱門等部件，均在真空、受熱狀態(tài)下工作。這種極為不利的條件下工作，必須保證各部件的結(jié)構(gòu)不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因此，各部件應(yīng)該根據(jù)不同的情況設(shè)置水冷裝置，以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的利用壽命。采用低電壓大電流：真空容器內(nèi)，當(dāng)真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內(nèi)時，真空容器內(nèi)的通電導(dǎo)體在較高的電壓下，會產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象。真空熱處理爐內(nèi)，嚴重的會產(chǎn)生弧光放電，燒毀電熱元件、隔熱層等，造成重大事故和損失。因此，真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓，一般都不超過80一100伏。同時在電熱元件結(jié)構(gòu)設(shè)計時要采取有效辦法，如盡量避免有尖端的部件，電極間的間距不能太小窄，以防止輝光放電或者弧光放電的產(chǎn)生。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。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。5．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6．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50CrVA彈簧鋼880℃淬油金相組織8．回火：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9．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。10．調(diào)質(zhì)處理quenchingandtempering：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。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：（一）低溫回火（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，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結(jié)構(gòu)零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類?；鼗鸷笥捕纫话銥镠B200－330。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)，對碳化物偏析嚴重的模具鋼應(yīng)進行合理鍛造并進行調(diào)質(zhì)熱處理，對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化熱處理。(2)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理，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)雜模具要進行預(yù)先熱處理，消除機械加工過程中產(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)在修補模具砂眼、氣孔、磨損等缺陷時，選用冷焊機等熱影響小的修復(fù)設(shè)備以避免修補過程中變形的產(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)中的運動方向等）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。編輯本段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)力熱處理編輯本段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，也可采用洛氏或表面洛氏硬度計。試驗力(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。一、維氏硬度計是測試熱處理工件表面硬度的重要手段，它可選用～100kg的試驗力，測試薄至厚的表面硬化層，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來檢測，所以，對于進行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位，配備一臺維氏硬度計是有必要的。二、表面洛氏硬度計也是十分適于測試表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度計有三種標(biāo)尺可以選擇。可以測試有效硬化深度超過的各種表面硬化工件。盡管表面洛氏硬度計的精度沒有維氏硬度計高，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、價格較低，測量迅速、可直接讀取硬度值等特點，利用表面洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進行快速無損的逐件檢測。這一點對于金屬加工和機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，也可采用洛氏硬度計。當(dāng)熱處理硬化層厚度在～時，可采用HRA標(biāo)尺，當(dāng)硬化層厚度超過時，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。編輯本段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)進行。硬度檢測儀器可采用洛氏硬度計，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，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度，而工件的芯部又具有高的強韌性。編輯本段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行記錄，可以方便以后進行數(shù)據(jù)分析，也可以查看到底是哪段時間溫度沒有達到要求。這樣對以后的熱處理進行改進起到非常大的作用金屬熱處理工藝手冊一、調(diào)質(zhì)工藝序號鋼號淬火回火硬度HB截面大小mm溫度淬火介質(zhì)溫度°C冷卻方法135840-860水500-540空氣197-255小于100860-880560-600156-207100到300850-870油610-630121-187大于300570-590170-217245850-870油580-620空氣163-238小于100480-500196-255100到330水500-530217-248830-850560-580207-255340CrA840