《航空材料無損檢測》課件-金屬熱處理與熱處理工藝缺陷

金屬熱處理與熱處理工藝缺陷航空材料無損檢測01概述02鋼的熱處理

04鋁合金熱處理

05鈦合金熱處理

目錄CONTENTS06金屬熱處理工藝缺陷03高溫合金熱處理

概述PART–01一、概述金屬熱處理是用加熱和冷卻改變固態(tài)金屬及合金組織和性能的工藝。加熱溫度、保溫時間、冷卻速率和介質(zhì)的物理化學(xué)特性，是金屬熱處理的四個基本工藝參數(shù)。將工件按預(yù)定的“溫度一時間”曲線進行加熱和冷卻，就可使組織和結(jié)構(gòu)改變到預(yù)定狀態(tài)，完成變性任務(wù)。如果還對介質(zhì)的物理化學(xué)特性進行某種調(diào)控，則還可收到其他變性效果，如改變表面層的化學(xué)成分和組織、結(jié)構(gòu)，使表層具有特殊性能。鋼的熱處理

PART–02二、鋼的熱處理

鋼的大多數(shù)熱處理工藝可以歸入下列四大類：化學(xué)熱處理一般熱處理表面淬火熱處理退火、正火激光加熱淬火等感應(yīng)加熱表面淬火滲入非金屬元素（如滲碳、滲氮、碳氮共滲等）金屬與非金屬共滲（如鈦碳共滲、鈦氮共滲等）火焰加熱表面淬火滲入金屬元素（如滲鋁、滲鉻、鋁鉻共滲等）其他：形變熱處理、真空熱處理、控制氣氛熱處理等淬火、固溶處理回火、時效二、鋼的熱處理

（一）退火退火是將鋼或合金加熱到某一溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后零件得到接近平衡狀態(tài)的組織，達(dá)到軟化的目的，以利于冷變形或機加工；改善物理、化學(xué)、力學(xué)性能，穩(wěn)定尺寸和形狀；改善組織，為后道工序作準(zhǔn)備。退火是常用的預(yù)備熱處理。退火主要工藝參數(shù)（包括加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻速度和出爐溫度等）取決于材料成分和熱處理目的。真空退火爐退火工藝曲線二、鋼的熱處理

（二）正火正火是將鋼加熱到上臨界點Ac3或Accm以上30℃~50℃，保持適當(dāng)時間后，在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。正火主要用于預(yù)備熱處理，對于要求不高的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，也可以用正火作為最終熱處理。正火溫度二、鋼的熱處理

（三）淬火與固溶處理淬火是將鋼加熱到Ac?或Ac?以上某一溫度，保持一定時間，然后快速冷卻，獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。淬火后一般要回火，獲得要求的組織和性能。淬火加熱溫度二、鋼的熱處理

（三）淬火與固溶處理固溶處理是將合金加熱到高溫單相區(qū)，恒溫保持一定時間，使其他相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻以獲得過飽和固溶體的工藝。固溶處理在不銹鋼和高溫合金中應(yīng)用較多。廣義而言、淬火是固溶處理的一種。固溶處理與時效處理的工藝過程二、鋼的熱處理

（四）回火和時效處理回火：回火是將淬火零件重新加熱到下臨界點Ac1以下某一個溫度，保持一段時間，再以某種方式冷卻到室溫，使不穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織，獲得要求性能的工藝?；鼗鸬哪康氖菧p少或消除淬火應(yīng)力，提高塑性和韌性，得到強度與韌性良好配合的綜合性能，穩(wěn)定組織、形狀和尺寸。回火方法主要有低溫回火、中溫回火、高溫回火、多次回火、等溫回火、自行回火及局部回火等?；鼗鹄鋮s一般采用空氣中冷卻。時效：合金經(jīng)固溶處理或冷塑性加工后，在一定溫度下保持一定時間，組織和性能隨時間變化的現(xiàn)象，稱為時效。二、鋼的熱處理

（五）冷處理冷處理是將淬火零件從室溫繼續(xù)冷卻到更低的溫度，使組織中殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理操作。因此冷處理可看作是淬火的繼續(xù)。冷處理的目的是進一步提高鋼的硬度和耐磨性，穩(wěn)定尺寸，提高鐵磁性，以及提高滲碳件的疲勞性能等。根據(jù)冷處理溫度的不同，冷處理可分為冰冷處理（0℃~-80℃）、中冷處理（-80℃~-150℃）和深冷處理（-150℃~-200℃）三種。高溫合金熱處理

PART–03三、高溫合金熱處理

高溫合金熱處理是利用高溫合金材料隨溫度變化發(fā)生組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的特性，以改善并控制其物理、力學(xué)性能的工藝。高溫合金的熱處理方法有擴散退火、固溶處理、時效、中間處理和特殊熱處理等。擴散退火（均勻化處理）的目的是使高溫合金錠化學(xué)成分均勻，減少元素偏析。固溶處理的目的是控制晶粒度；將析出相溶入基體。時效的目的是使晶內(nèi)析出細(xì)小彌散的強化相，同時也在晶界析出顆粒狀的強化相。中間處理的主要作用是改變晶界析出相的類型、形態(tài)和數(shù)量；許多高溫合金在固溶處理和時效處理之間加上一次或兩次中間處理。特殊熱處理包括彎曲晶界熱處理、形變熱處理和細(xì)化晶粒熱處理。鑄造高溫合金在凝固冷卻過程中強化相已大部分析出并長大到一定尺寸，因此大部分不必進行熱處理就可以使用。鋁合金熱處理

PART–04四、鋁合金熱處理

變形鋁合金的熱處理包括退火、淬火和時效。大多數(shù)鑄造鋁合金需要進行熱處理強化；消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織和零件尺寸，也是鑄造鋁合金熱處理的目的。鈦合金熱處理

PART–05五、鈦合金熱處理

鈦合金熱處理是通過加熱、保溫和冷卻的方法，來改變鈦合金半成品和零件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善性能的過程。鈦合金的熱處理可以分為普通退火、特種退火（包括等溫退火、多重退火和β退火）和強化熱處理（固溶處理+時效）。普通退火是應(yīng)用最廣的退火方式，其目的是完全消除內(nèi)應(yīng)力并使金相組織均勻化。等溫退火的主要特點是獲得最穩(wěn)定的組織和均勻的性能。雙重退火的特點是有可能發(fā)生由于亞穩(wěn)定β相的分解而產(chǎn)生的強化過程，這些亞穩(wěn)定β相是在第一次加熱后被部分保留下來的；幾乎所有的在高溫下工作的鈦合金，都毫無例外地采用雙重退火。對于要求高溫抗蠕變性能的近α型鈦合金，允許在β相區(qū)進行熱加工和熱處理，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)β脆性；β熱處理可以在不降低其他力學(xué)性能的同時，獲得最大的抗蠕變能力。強化熱處理是提高鈦合金半成品強度和塑性的有效方法。金屬熱處理工藝缺陷PART–06六、金屬熱處理工藝缺陷（一）鋼的熱處理常見缺陷鋼熱處理過程中可能產(chǎn)生的主要缺陷有：淬火變形和裂紋時效裂紋軟點氧化脫碳過熱過燒脫碳淬火裂紋過燒六、金屬熱處理工藝缺陷（二）高溫合金熱處理常見缺陷高溫合金熱處理常見缺陷有表面污染、變形、開裂、顯微組織缺陷和硬度不合格等。包括：晶間氧化（晶間腐蝕）、表面成分變化（增碳、增氮、脫碳、脫硼等）、腐蝕點和腐蝕坑、氧化剝落、翹曲變形、裂紋、粗晶或混合晶粒、過熱和過燒、硬度不合格。淬火裂紋粗細(xì)混合晶粒六、金屬熱處理工藝缺陷（三）鋁合金熱處理常見缺陷熱處理在鋁合金加工制品中可能引起的缺陷有：淬火裂紋、銅擴散、高溫氧化、過燒。2A12淬火過燒組織六、金屬熱處理工藝缺陷（五）無損檢測常見的熱處理工藝缺陷（四）鈦合金熱處理常見缺陷鈦合金熱處理常見缺陷有