企业培训_热处理基础知识培训

热处理 DG 编辑 DGF 教员介绍 培训目的 2 教员简介 3 培训对象与培训目的 培训2012新员工 使了解 侧重于铝合金 各种热处理设备结构和工作原理简单的操作与安全注意事项 热处理发展历史与先进热处理技术各种热处理工艺方法 各种热处理工艺规范 工艺标准 各种审计形式和内容铝合金材料牌号与状态 4 课程简介 目录 热处理技术发展历史古代热处理技术发展的基础是火中国近代热处理进展中国当代热处理进展热处理生产技术的进步热处理质量的严格控制热处理标准化的进展先进热处理发展方向热处理相关定义热处理工艺分类铝合金热处理热处理设备和仪表生产准备与工艺制定热处理质量控制与检验 5 热处理技术发展历史 古代热处理技术发展中国近代热处理进展中国当代热处理进展热处理生产技术的进步 古代热处理技术发展 7 热处理生产技术的进步 渗碳渗氮技术的进步真空热处理技术的普及感应加热的广泛应用化学热处理的潜力得到发挥离子热处理的盛行激光和电子束热处理热处理质量的严格控制热处理标准化的进展 8 热处理质量的严格控制 1 工艺过程的自动化作业采用顺控器或微处理机按热处理工艺的要求实现装料 加热 冷却 清洗 回火 卸料等工序的自动化生产过程2 工艺参数的严格控制对热处理工艺参数 如时间 温度 炉气戒分和压力 淬火介质的浓度 杂质和冷速 搅动程度 的严格控制可使工件保持稳定的高质量 使工件的表面质量 表面和心部硬度 渗层的渗入元素浓度和梯度 渗层深度都能得到有效的控制 3 严格的质量管理通过热处理行业协会开展的质量管理信得过企业 规范企业评选活动和质理检验员的培训 在本世纪初热处理企业的生产管理和质量管理水平有了明显提高 9 先进热处理技术的发展方向 主要发展方向为8个方面 作者称做为8个少无 即少无污染 少无畸变 少无 质量 分散 少无浪费 能源 少无氧化 少无脱碳 少无废品 少无人工 10 定义 金属热处理加热保温冷却退火淬火淬火冷速普通清洗最终清洗保温时间硬化 标准试片炉批试片淬火延迟时间冷藏转移时间淬透性淬硬性工艺热电偶载荷热电偶 厚度加工硬化冷加工热加工热处理批中途出炉炉料监测仪表TUSISC 11 特种工艺 特种工艺指那种对材料进行一系列精确控制的工艺处理 使其产生物理 化学或冶金性能变化 非经破坏性试验 仅从外观无法衡量其是否符合规范要求的工艺 12 金属热处理 金属热处理是重要的航空制造技术之一 金属热处理是将金属材料在固态下加热到预定温度 保温一定时间 然后以一定速度冷却下来 达到改变金属内部组织 或者将金属零件进行表面合金化与处理 从而改变表面化学成分与组织 来获得所要求性能的一种热加工工艺方法 是一种特殊工艺 13 金属热处理 温度 时间MIN 加热 保温 冷却 退火 固溶 时效 14 冷却 冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤 冷却方法因工艺不同而不同 主要是控制冷却速度 一般退火的冷却速度最慢 正火的冷却速度较快 淬火的冷却速度更快 但还因钢种不同而有不同的要求 例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬 15 淬火延迟时间 淬火延迟时间 用空气炉淬火时 从炉门打开起和负载最后一角完全浸入淬火介质的时间 用盐槽淬火时 从负载的第一个角露出液面起和负载最后一角完全浸入淬火介质的时间 用落底式空气炉淬火时 从负载出工作区或工作区温度降至低于固溶处理温度下限起和负载最后一角完全浸入淬火介质的时间 注 作为温度均匀性测量的一部分 应确定在打开炉门时的工作区的降温特性 以便淬火转移时间无法满足要求时可以作为零件处理的依据 16 加工硬化冷加工热加工 加工硬化 由于冷加工而引起硬度增加 如挤压 冲压 冷成型 弯曲 滚压成型 螺纹滚轧 从金属学的角度而言 冷加工指在再结晶温度以下的加工过程 从热力学的角度而言 热加工指在高于室温的温度以下的加工过程 17 TUSISC TUS温度均匀性 根据炉 槽体积和形式不同 会要求检测不同数目的不同位置的温度ISC系统误差 是指包括温度传感器 仪表和延长导线在内的系统与真值的差 18 中途出炉炉料监测仪表 任何固溶处理炉料的保温周期被断开 例如保温温度降低到固溶处理温度下限 或因某种原因未达到固溶处理温度范围而出炉的炉料监测仪表 连接控制 监测 负载或记录传感器的仪表 指示工艺设备温度 例如指示装置 图表记录仪 电子数据记录仪或数据获得系统 19 热处理批 热处理批 不同项目 不同场合有不同的定义 在相同时间 相同处理设备 炉子 烘炉 里热处理的相同件号的所有零件 在一个工作班里热处理的相同材料的零件 等等 20 工艺热电偶 载荷热电偶 工艺热电偶 设置在加工设备上给工艺控制仪或记录仪表提供温度数据的由仪表 类型 所要求的热电偶 载荷热电偶 接触炉料个别零件给记录仪表提供温度数据的热电偶 换句话说 放在炉料中具有代表性的最厚截面坯料上的热电偶 21 淬透性淬硬性厚度 淬透性 是指零件在淬火时 深度方向达到要求硬度的能力 淬硬性 是指零件在淬火时 表面可以达到的硬度水平 厚度 对于单层炉料讲 截面厚度定义为一系列块体中的最大厚度 对多层炉料讲 截面厚度定义为炉料层的最小尺寸 如果在回火过程中采用了矫正夹具 则另外必须把夹具的厚度考虑进去 22 淬火回火 淬火是将工件加热保温后 在水 油或其它无机盐 有机水溶液等淬冷介质中快速冷却 淬火后钢件变硬 但同时变脆 为了降低钢件的脆性 将淬火后的钢件在高于室温而低于650 的某一适当温度进行长时间的保温 再进行冷却 这种工艺称为回火 退火 正火 淬火 回火是整体热处理中的 四把火 其中的淬火与回火关系密切 常常配合使用 缺一不可 23 淬火 淬火是以急冷的方式把固溶加热时所获得的溶质元素极大饱和溶解 形成过饱和固溶体 不仅使溶质原子留在固溶体内 还保留一定数量的晶格空位 以便促进形成GP区所需的低温扩散 24 淬火冷速 一般来讲 最快冷却速度可以得到潜在的最高强度与韧性的最加配合 同时还可得到较好的耐腐蚀性能 单纯的强调最大冷却速度 会增加制件的的歪曲变形和残余应力 实际上 当制件厚度增大时 可以达到的最大淬火冷却速度必然减小 25 冷藏转移时间 是指淬火到零件入冷库的时间间隔 一般根据零件厚度不同 允许的时间间隔也不同 不同项目的要求也不尽相同 如果此时间不能被遵守 应考虑成形允许时间的缩短 26 标准试片与炉批试片 标准试片 本定义来源于ABP3 1109 等效截面6mm以下的铝合金薄板 带材 卷材 薄板型材 管材或挤压型材的标准试片 与其所代表的零件来自不同的材料炉批 不允许使用标准试片来代表锻件 铸件 厚板或较小截面大于6mm的挤压型材 炉批相关试片 与其所代表的零件具有相同的材料炉批的试片 在热处理过程中 应将与材料炉批相关试片放在它们所代表的零件的临近处 27 清洗硬化保温时间 最终清洗热处理及焊接前的清洗普通清洗用于严重油污的去除或外观清洗硬化任何使金属硬度增加的加工过程 包括加工硬化和热处理硬化 保温时间零件或材料放在达到规定温度范围的加工设备内 根据零件最大厚度所确定的时间范围 28 热处理分类 按热处理的目的分类均匀化消除应力软化硬化按设备盐槽空气炉气氛炉真空炉燃气炉电阻炉等等 29 热处理分类 按在零件整个工艺过程中位置和作用的不同预备热处理最终热处理按加热 冷却方式和获得的组织和性能的不同普通热处理表面热处理形变热处理化学热处理 30 热处理分类 按表面防护状态分类普通热处理保护热处理化学热处理按材料类别分类钢的热处理钛的热处理铝的热处理 31 普通热处理 淬火 正火 回火 退火等 表面热处理 感应加热热处理激光加热热处理电子束热处理流态床热处理离子束热处理 32 钢合金热处理 结构钢热处理不锈钢热处理弹簧钢热处理钢铸件和焊接件热处理工模具钢热处理 33 保护热处理 吸热式气氛热处理放热式热处理氮基气氛热处理氩气保护热处理氢气保护热处理涂料保护热处理浴炉热处理 34 化学热处理 渗碳热处理渗氮热处理碳氮共渗热处理渗金属及其它元素热处理真空渗碳离子渗氮离子渗碳离子碳氮共渗 35 其它热处理 感应加热热处理激光热处理电子束热处理流态化床热处理 36 铝合金热处理 铝合金热处理特点状态描述工艺过程铝合金零件检验热处理前检验工序检验热处理后检验 37 铝合金热处理特点 除对材料和零件表面有特殊要求外 铝合金热处理时不需要采取保护措施 其表层氧化膜可以起保护内部金属的作用 强化热处理包括固溶 淬火和时效 还包括形变 铸造的冷处理和循环热处理等 控制不好 容易发生过烧 对加热设备 控制仪表和操作人员素质要求较高 沉淀处理通常在75 250 温度范围 保温时间一般几小时到数十小时 水广泛用做铝合金淬火介质 水基有机淬火介质可在保证力学性能的同时 减少翘曲变形 航空铝合金热处理往往零件尺寸大 其热处理变形也大 一般采用硬度或电导率检验热处理各工艺环节的质量 38 铝合金状态简介 F自由加工状态用于变形合金或铸造合金制品 指热态或应变硬化时不采用特殊控制的成形加工制品 对于变形合金制品不作力学性能及成形性能的规定 O退火状态仅适用于变形合金制品 指完全退火达到最软的制品或经消除应力退火的制品 39 HW状态 H应变硬化状态加工硬化状态仅适用于通过加工硬化的变形合金制品 这种制品可经过或不经过降低部分强度的补充处理 在 H 后面有二位数或三位数W固溶处理状态这是不稳定的状态 仅适用于固溶处理后自然时效的合金 这种状态标记仅规定用于自然时效周期指明的情况 例如 W1 2h 40 T状态 T稳定状态通过热处理而形成的不同于F O或H状态的稳定状态 热处理后可经过 或不经过 加工硬化 可附加或不附加补充变形硬化 在 T 后面经常有一位或多位数字 41 T3T351 T3固溶处理后 冷变形 然后自然时效到基本稳定状态 适用于在固溶处理后经冷变形使强度提高的制品 或在力学性能指标上考虑了经矫平或矫直的冷作效应的制品 只有供货厂提供T351固溶处理 并通过拉伸消除应力 再自然时效到基本稳定状态 适用于按MIL A 8920的2024合金厚板和轧制棒材 以及2219合金厚板 42 T4 T42 T4固溶处理和自然时效到基本稳定状态 适用于固溶处理后不经冷变形 可进行较直 娇平 但不影响力学性能极限 的制品 或在力学性能指标上未考虑矫平或矫直的冷作效应的制品 T42由用户进行固溶处理和自然时效到基本稳定状态 材料在固溶处理前可为任一状态 但大都为O或F状态 43 T6 T62 T6固溶处理并随后人工时效 适用于固溶处理后不经冷变形或冷变形所产生影响不大的制品 很多材料把 W和 T4状态进行人工时效到 T6状态T62由用户进行固溶处理 随后人工时效 材料在固溶处理前可为任一状态 但大都为O或F状态 由T62获得的力学性能不同于T6状态的 44 T651 T6511 T651固溶处理 通过拉伸来消除应力 随后人工时效 适用于厚板和轧制棒材 但2219合金除外T6511固溶处理 通过拉伸来消除应力 随后人工时效 略加矫直 适用于挤压制品 但2024合金除外 45 T73 T7351 T73固溶处理 随后进行人工过时效 以获得最大耐应力腐蚀开裂性能 T7351固溶处理 通过拉伸来消除应力 并人工过时效 适用于7075等合金轧制棒材 丝材和厚板 耐应力腐蚀开裂性能相当于T73状态 46 T76 T73511 T76固溶处理 并人工过时效 具有高的耐剥落腐蚀性能 适用于7075 7050等合金 抗应力腐蚀性能低于T74 T73 但是抗应力腐蚀性能仍较好 T73511固溶处理 通过拉伸来消除应力 允许略加矫直 并人工过时效 适用于7075等合金挤压制品 耐应力腐蚀开裂性能相当于T73状态 47 铝合金热处理工艺过程 清洗 装挂 退火 固溶 时效 检查零件 检查设备 检查仪表 成形 成形 冷藏 48 碱清洗 44 清洗剂 温水洗 冷水洗 干燥 热处理前清洗 49 碱清洗 44 清洗剂 温水洗 冷水洗 干燥 50 至冷库冷藏 固溶热处理 料筐 落底式淬火炉 51 至冷库冷藏 固溶热处理 料筐 落底式淬火炉 52 台车式时效炉 料进车留 料进车离 53 料进车留 料进车离 台车式时效炉 54 感应热处理 工件 感应圈 连接板 55 井式渗碳炉 渗碳分为三个过程 分解阶段 吸收阶段 扩散阶段 56 热处理前检验 热处理周期控制 57 工序检验 58 铝合金零件检验 热处理最终检验是质量控制中的重要环节 根据零件的不同要求 应进行外观检验 硬度检验 尺寸检验 增 脱 碳 氮 层深度检验 晶间腐蚀检验 无损探伤 力学性能和物理性能等 59 铝合金状态检查 60 铝合金热处理常见缺陷 力学性能不合格过烧高温氧化制件腐蚀或合金耐腐蚀性下降起泡翘曲裂纹包铝板铜扩散粗大晶粒 61 记录 记录要求 零件号 合金牌号 日期 工作班 时间 炉号 零件数量 装炉量 RAMAC 随机取样生产说明和控制或其它批次标记符号 淬火延迟时间 最初和最终淬火介质温度等等 62 铝合金热处理周期控制 高温氧化晶间腐蚀机械性能剪切试验 铆钉 包铝层扩散淬火延迟TUSISC碱清洗 等等 63 井式电炉炉温均匀性检测时热电偶位置 64 硝盐槽炉温均匀性检测时热电偶位置 65 热处理设备 设备分类与用途铝合金设备仪表等级工艺分析与设备选用原则 66 铝合金设备仪表等级 67 热处理炉牌信息 68 热处理设备和仪表 热处理设备分类热处理电阻炉热处理浴炉气氛保护设备化学热处理设备真空热处理炉表面热处理装置其它热处理设备冷却设备与冷处理设备热处理辅助设备热处理温度与气氛检测仪表微机在热处理中的应用 目录 69 落底式空气循环电阻炉 70 大功率风机变频调速 硬质全纤维炉 整体炉衬 升温快 保温好 精度高 电阻带悬挂 变功率调节加热 高架式工件快速入水 炉温均匀度 3 无温飘 液动倍速滑轮组提升机构 工件转移时间可控 7 15S 淬火水温可控 工件实现同温快速冷却 自行走式 多功能移动式水槽 热处理全过程程序控制自动完成 71 产品详细介绍 大功率风机变频调速 硬质全纤维炉 整体炉衬 升温快 保温好 精度高 电阻带悬挂 变功率调节加热 高架式工件快速入水 炉温均匀度 3 无温飘 液动倍速滑轮组提升机构 工件转移时间可控 7 15S 淬火水温可控 工件实现同温快速冷却 自行走式 多功能移动式水槽 热处理全过程程序控制自动完成测试结果 按美国航空热处理炉高温测量标准AMS2750D检测 分为150 300 450 550 600 五个温度段检测 炉温均匀性均为 3 72 1997年某航空外包零件需在高洁净度条件下进行搪瓷烧洁工艺 高温 涂层工艺 研发出的高精度 高洁净度底装料式搪瓷炉 解决了客户的工艺难题 目前设备继续正常服役 设备有效工作区尺寸 220