钢的五种热处理工艺

钢的五种热处理技术热处理工艺表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1 .将金属材料加热到相变温度(700度)以下，保温一段时间后，在空气中冷却称为回火。2 .把金属材料加热到相变温度(800度)以上，保温一段时间后，用炉子慢慢冷却叫做退火。3 .将金属材料加热到相变温度(800度)以上，保温一段时间后，放入特定的介质(水或油)快速冷却被称为淬火。表面淬火钢的表面淬火一部分零件在工件时受到扭转和弯曲等交变负荷和冲击负荷，其表面层受到比心部高的应力。 受到摩擦时，由于表面层不断磨损，对一些部件的表面层提出了高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。 由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，应用于生产极为广泛。根据供热方式，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。感应表面淬火后性能：1 .表面硬度：通过高、中频感应加热进行了表面淬火的工件，表面硬度通常比普通淬火高23单位(HRC )。2 .耐磨性：高频淬火后工件的耐磨性高于常规淬火。 这主要是淬火层马氏体晶粒细小、碳化物分散度高、硬度高、表面高压应力等综合结果。3 .疲劳强度：高、中频表面淬火大大提高疲劳强度，降低缺损敏感性。 对于相同材料的工件，硬化层的深度在一定范围内，疲劳强度随硬化层的深度增加而增加，但硬化层的深度过深时表层为压缩应力，因此硬化层的深度增加时疲劳强度反而降低，工件的脆性增加。一般硬化层深度=(1020)%D。 适当，其中d。 工件的有效直径。退火工序退火是将金属和合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后慢慢冷却的热处理工艺。 退火后的组织亚共析钢是铁素体和板状珠光体，共析钢或过共析钢是粒状珠光体。 总之退火组织是接近平衡状态的组织。退火的目的降低钢的硬度，提高塑性，有利于切削加工和冷变形加工。细化晶粒，消除铸造、锻造、焊接造成的组织缺陷，使钢组织和成分均匀化，改善钢性能或者为之后的热处理做组织准备。消除钢中的内部应力，防止变形和开裂。退火工艺的种类均匀化退火(扩散退火)均匀化退火是为了减少金属铸块、铸件或锻件化学成分的偏析和组织的不均匀性，加热至高温，长时间保持，然后缓慢冷却，以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。均匀化退火的加热温度一般为Ac3 (150200)即10501150，保温时间一般为1015h，目的是保证扩散充分进行，消除或减少道路上成分和组织的不均匀。 扩散退火加热温度高，时间长，晶粒粗大，扩散退火后进行完全退火或正火，使组织再细化。完全退火完全退火又称再结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之逐渐冷却，得到接近平衡状态的组织的退火过程。完全退火主要用于亚共析钢，一般用于中碳钢和低碳合金结构钢的锻件、铸件和热轧型材，也用于它们的焊接件。 完全退火不适用于过共析钢。 过共析钢的完全退火需要加热到Acm以上，缓慢冷却后，渗碳体会沿着奥氏体晶界析出，分布成网状，材料脆性增大，给最终热处理带来危险。完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3 (3050)的合金钢为Ac3 (50070)的保温时间由钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、选定的设备的型号等各种因素决定。 为了保证过冷奥氏体完全珠光体相变，完全退火的冷却必须缓慢，通过炉冷却至500左右，从炉中进行空冷。不完全退火不完全退火是将铁-碳合金加热到Ac1Ac3间温度，进行不完全奥氏体化缓慢冷却的退火工艺。不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻造材料等，其目的在于提高组织和降低硬度，加热温度为Ac1 (4060)，保温后慢慢冷却。等温退火等温退火是将钢材和坯材加热到高于Ac3 (或Ac1 )的温度，保持适当的时间后，快速冷却到珠光体温度区间的某一温度，保持等温，将奥氏体转变为珠光型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，旨在细化组织和降低硬度。 亚共析钢加热温度为Ac3 (3050)，过共析钢的加热温度为Ac3 (2040)，保持一定时间，随着炉变为比Ar3温度稍低的温度而等温相变，然后，炉空冷. 等温退火组织和硬度均一于完全退火。球化退火球化退火是使钢中碳化物球化的退火工序。 将钢加热至Ac1以上2030，保温一段时间后，慢慢冷却，得到均匀分布在铁氧体基体上的球状或颗粒状碳化物的组织。球化退火主要应用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。 这些钢经轧制、锻造后空冷，得到的组织为层状珠光体和网状渗碳体，该组织硬而脆，不仅切削加工困难，在随后的淬火过程中也容易产生变形和裂纹。 通过球化退火得到的球状珠光体组织，渗碳体呈球状粒子，分散分布在铁素体基体上，与板状珠光体相比，不仅硬度低，切削加工容易，而且淬火加热时奥氏体粒子难以生长，冷却时的工件变形和裂纹的倾向小。 另外，有时对需要改善冷塑性变形(冲压、冷镦等)的亚共析钢采用球化退火。球化退火加热温度为Ac1 (2040)或Acm-(2030)，保温后等温冷却或直接缓慢冷却. 球化退火时奥氏体化为“不完全”，板状珠光体变为奥氏体，只有少量的过剩碳化物溶解。 因此，除去网状碳化物是不可能的，当过共析钢中存在网状碳化物时，必须在进行球化退火前通过火，除去它，保证球化退火正常进行。球化退火工艺很多，最常用的两个工艺是普通球化退火和等温球化退火。 普通的球化退火是将钢加热到Ac1以上2030，保温适当的时间后，与炉一起慢慢冷却，冷却到500左右后空冷。 等温球化退火与通常的球化退火工序同样地加热保温后，与炉一起冷却至比Ar1稍低的温度进行等温，等温时间是其加热保温时间的1.5倍。 等温后，用炉子冷却到500左右后空冷。 与通常的球化退火相比，球化退火不仅可以缩短循环，而且可以使球化组织均匀，严格控制退火后的硬度。再结晶退火(中间退火)再结晶退火是将冷变形的金属加热到再结晶温度以上，保持适当的时间，使变形的晶粒再结晶成均匀的等轴晶粒，消除变形强化和残馀应力的热处理工艺。脱应力退火脱应力退火是为了通过塑性变形加工、焊接等去除铸件内存在的残馀应力而进行的退火过程。锻造、铸造、焊接及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，工件在加工和使用过程中会发生变形，影响工件的精度。 采用脱应力退火去除加工过程中产生的内应力是非常重要的。由于脱应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此在整个热处理过程中不会发生组织转变。 内应力主要通过工件在保温和冷却过程中消除。 为了更加完全的除去工件的内部应力，在加热时控制加热温度。 一般在低温下放入炉中，然后以100/h左右的加热速度加热到规定的温度。 焊接物的加热温度应略高于600。 保温时间因情况而异，通常为24h。 以铸件脱应力退火的保温时间为上限，将冷却速度控制在(2050)/h，冷却至300以下后，出炉进行空冷。正火技术正火工艺是将钢加热到Ac3(或Acm )以上的3050，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。 将钢加热到Ac3以上100150的正火称为高温正火。中、低碳钢铸造、锻件正火的主要目的是细化组织。 与退火相比，正火后珠光体层细，铁素体晶粒也细，因此强度和硬度高。低碳钢退火后硬度过低，有切削加工时发生固定刀的现象，切削性能差，用正火提高硬度，可改善切削性能，有些中碳结构钢零件可用正火调质，简化热处理技术。过共析钢的正火加热刃Acm以上，通过使本来呈网状的渗碳体溶入奥氏体，然后以快速冷却，抑制渗碳体向奥氏体晶界析出，消除网状碳化物，改善过共析钢的组织。焊接零件要求焊接强度的零件用正火改善焊接组织，保证焊接强度。热处理中需要修理零件，要求力学性能指标的结构零件必须经过火后调质，才能满足力学性能的要求。 中，必须在高合金钢和大型锻件正火后施加高温回火，消除正火时产生的内部应力。有些合金钢锻造时发生马氏体相变，形成硬组织。 为了消除这样的不良组织而采集火的情况下，在比通常的火的温度高20左右的温度下加热保温来矫正火。正火技术比较简便，有利于采用锻造馀热正火，节约能源，缩短生产周期。正火技术和操作失误也产生组织缺陷，与退火相似，修复方法基本相同。正火和退火的区别在于正火的冷却速度略快于退火的冷却速度，因此正火组织比退火组织细，其机械性能也有所提高。 另外，正炉外的冷却不占有设备，生产效率高，因此在生产中尽量采用正火来代替退火。正火的主要应用范围如下：用于低碳钢，点火后硬度略高于退火，韧性良好，可作为切削加工的预处理。用于中碳钢，可以用最终热处理代替调质处理，也可以用感应加热法进行表面淬火前的预备处理。用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消失或抑制网状碳化物的形成，得到球化退火所需的良好组织。铸造钢，可细化铸造组织，改善切削加工性能。用于大型锻件，最终热处理可避免淬火时的大裂纹倾向。用于球墨铸铁，为了制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要部件，提高硬度、强度、耐磨损性。回火工序回火是将淬火后的钢再加热到Ac1以下的某个温度范围(远远低于退火、正火、淬火时的加热温度)，保温后在空气中、油或水中冷却的热处理工艺。 回火的目的是减少或消除工件淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得良好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。根据回火温度，回火分为低温回火、中温回火、高温回火。1 .低温回火温度为150250C。 低温回火可部分消除淬火引起的内应力，降低钢的脆性，提高韧性，同时保持较高的硬度。 因此，广泛应用于硬度高、耐磨损性优良的部件，如测量仪器、刀具、冷变形模具、表面淬火材料等。2 .中温回火温度为300450C。 中温回火可消除大部分内应力，硬度有显着降低，但仍有一定的韧性和弹性。 中温回火主要应用于各种弹簧、高强度轴、衬套及热锻模具等工件。3 .高温回火回火温度为500650C。 高温回火可消除内应力，使工件具有良好的塑性、韧性和高强度。 淬火后进行高温回火的工艺叫调质处理。 许多要求高综合力学性能的重要部件需要轴、齿轮等调质处理。将淬火后的工件再次加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后，用空气、水、油等介质冷却的金属热处理。 钢铁工件具有淬火后获得马氏体、贝氏体、残馀奥氏体等不均衡(不稳定)组织的特点。 存在较大的内部应力； 力学性能不能满足要求。 因此，钢铁工件在淬火后一般回火。回火的作用是提高组织的稳定性，使工件在使用中不发生组织变化，稳定工件的几何尺寸和性能。消除内部应力，改善工件的使用性能，稳定工件的几何尺寸。调整钢铁的力学性能以满足使用要求。回火之所以具有这些作用，是因为温度上升，原子活动能力增强，钢铁中铁、碳和其他合金元素的原子迅速扩散，实现原子的重排组合，使不稳定的不平衡组织转变为稳定的平衡组织。 除去内应力也与温度上升时金属强度下降有关。 一般钢铁回火时，硬度和强度降低，塑性提高。 回火温度越高，这些力学性能的变化越大。 一部分合金元素含量高的合金钢在某一温度范围内回火，粒子的细小金属化合物析出，使强度和硬度上升。 这种现象称为二次硬化。:用途不同的工件，为了满足使用中的要求，请在不同的温度下回火。 工具、轴承、渗碳淬火部件、表面淬火部件通常在250以下进行低温回火。 低温回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性略有提高。 弹簧在350500下进行中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。 中碳结构钢制成的部件通常在500600下进行高温回火，获得适当的强度和韧性良好的配比。 淬火和高温回火的热处理工艺统称为调质。钢在300左右回火时，常增大脆性，这种现象称为第一种回火脆性。 一般不能在这个温度区间回火。 有些中碳合金结构钢在高温回火后慢慢冷却至室温，容易变脆。 这种现象称为第二类回火脆性。 在钢中添加钼，回火时用油或水冷却，可以防止第二种回火脆性。 把第二种回火脆性的钢再加热到原来的回火温度，可以消除这种脆性。调质工艺调质是指通过淬火高温回火得到回火求解器体的热处理工艺。大