兰理工金属材料及热处理课件10固溶时效及退火

四、有色金属材料的固溶及时效处理有色金属强化方式：时效强化合金条件：★固溶强化★加工硬化★沉淀强化（时效强化）很强很弱固溶体具有一定的溶解度，且溶解度随温度下降明显降低。有色合金时效强化的三个步骤:固溶处理(500~548℃)

200MPa急冷(过饱和α′)~250MPa

时效(190~200℃)~400MPa以Al—4%Cu为例时效方式：●人工时效：150～250℃数h●自然时效：高温放置数天或数星期图3-34

Al-4%Cu合金的时效处理与沉淀强化4.2改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺机械零件常用加工工艺路线：下料锻造预先热处理粗加工最终热处理终加工成品退火、正火等淬火、回火等图3-35碳钢的退火及正火加热温度范围和工艺曲线

（a）加热温度范围；（b）工艺曲线热处理：热处理工艺曲线示意图材料在固态下通过加热、保温和冷却，使其内部组织结构发生变化，以获得预期的性能的工艺。热处理工艺与C曲线示意图一、预先热处理目的与常用工艺目的：★改善锻件、铸件的不良的组织等；★获得均匀理想的组织状态；常用工艺：退火、正火、调质。。为零件的后续加工服务为最终热处理服务(1)退火加热奥氏体化后缓冷，获得平衡组织。可按加热温度高低、冷却方式及与临界点关系(Ac3、Accm、Ac1)分类。★主要用于改善材料的切削加工性能；工艺：目的：分类：★对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件，也可以做为最终热处理。图3-36

退火的分类(2)正火工艺：完全奥化（Ac3或Accm+30～50℃+空冷）组织：铁素体+索氏体（ωc=0.6％）性能：强度、硬度高于退火，塑性略下降或不降作用：①改善低碳钢的切削加工性能；②消除中碳钢热加工缺陷；③消除过共析钢的网状碳化物；④提高普通结构件的机械性能。(3)调质工艺：淬火+高温回火（奥化—快冷—500～650℃回火）组织：回火索氏体性能：强韧性比正火状态有显著改善二、改善热加工后的组织与性能（预先热处理的应用之一）(1)大型铸、锻件共性：成分不均匀（偏析）；组织不均匀；性能低且不均匀。工艺：高温长时均匀化处理（扩散退火），

1050℃～1150℃，保温10～15h后炉冷。特点：周期长、耗能，烧损材料，晶粒粗大；用于合金钢锭、坯。(2)改善一般热加工件的不良组织共性：粗晶、带状组织、魏氏组织等。工艺：完全退火Ac3+20～50℃，亚共析钢得等轴F+P。(3)过共析钢锻件消除Fe3C网共性(不良情况)：锻后缓冷→细P+晶界Fe3C。工艺：正火(Accm+40～60℃)+空冷或风冷。主要用于属亚共析钢的碳素结构钢和合金结构钢

(4)焊件的焊后处理共性：焊接应力、冷裂纹及氢脆倾向。工艺：低温退火(去应力)；去氢退火(300～350℃)。(5)为最终热处理准备合适组织亚共析钢：采用完全退火或正火。过共析钢：采用球化退火。(6)表面强化零件的内部强度保证整体调质或正火，使零件内部基体与表面强化层之间强度、塑性和韧性的良好配合。三、改善材料的加工性能与消除加工应力（预先热处理应用之二、之三）(1)改善冷塑性加工性能要求：材料塑性非常好、变形抗力低、性能均匀→组织均匀、球化组织。工艺：①球化退火：球化率≥90%，硬度↓↓。②中间退火（用于多道变形工序之间）：再结晶退火（T=T再+150～250℃）,消除加工硬化、恢复材料塑性。图3-37

T12钢球化退火后的显微组织Wc＜0.25%正火(退火态太软，正火得较多P，保证硬度范围)0.25%～0.40%正火（碳钢）或退火（合金钢）①钢：(2)改善材料的机械（切削）加工性原则：在一定硬度范围内(160～230HBS)并兼有合适组织时，切削加工性最佳。各类材料合适工艺：0.40%～0.60%完全退火Wc＞0.60%球化退火（球状珠光体）表面白口，即粗大Fe3C→石墨化退火(850～950℃，2～5h)。②有色金属铸件