钢的热处理知识

钢的热处理知识

2010-04-08 22:02:41 阅读6 评论0 字号:

 

 


1.钢的退火

将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却,称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的,是为了xx组织缺陷,改善组织使成分均匀化以及细化晶粒,提高钢的力学性能,减少残余应力;同时可降低硬度,提高塑性和韧性,改善切削加工性能。所以退火既为了xx和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力,又为后续工序作好准备,故退火是属于半成品热处理,又称预先热处理。

2.钢的正火

正火是将钢加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能xx过共析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格,提高综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

3.钢的淬火

淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的速度急速冷却,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度,但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有:水、油、碱水和盐类溶液等。

4.钢的回火

将已经淬火的钢重新加热到一定温度,再用一定方法冷却称为回火。其目的是xx淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。

⑴调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能。

⑵时效处理:为了xx精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后(低温回火温度150-250℃)精加工前,把工件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,这种为稳定精密制件质量的处理,称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以xx残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要。

5.钢的表面热处理

⑴表面淬火:是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上,但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却,这样就可以把表面层被淬火在马氏体组织,而心部没有发生相变,这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。

⑵化学热处理:是指将化学元素的原子,借助高温时原子扩散的能力,把它渗入到工件的表面层去,来改变工件表面层的化学成分和结构,从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同,化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。

渗碳:渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

渗氮:又称氮化,是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前生产中多采用气体渗氮法。

氰化:又称碳氮共渗,是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。

渗金属:是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化,以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性,如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。

 

附一:热处理概念

1. 正火:将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。
2. 退火annealing:将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺
3. 固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺
4. 时效:合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。
5. 固溶处理:使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,xx应力与软化,以便继续加工成型
6. 时效处理:在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度
7. 淬火:将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺
8. 回火:将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺
9. 钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化,目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10. 调质处理quenching and tempering:一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200—350之间。
11. 钎焊:用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺

附二:关于钢的临界点

近来,我将钢的各种临界点搜集归纳,放在这里,与大家分享,希望对一些人有些帮助:
临界温度  钢加热和(或)冷却时,发生相转变的温度。对合金钢而言,重要的有:
(1)Ac1  钢加热时,开始形成奥氏体的温度。
(2)Ac3  亚共析钢加热时,所有铁素体都转变为奥氏体的温度。
(3)Ac4  低碳亚共析钢加热时,奥氏体开始转变为δ相的温度。
(4)Accm  过共析钢加热时,所有渗碳体和碳化物xx溶入奥氏体的温度。
(5)Arl   钢高温奥氏体化后冷却时,奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度。
(6)Ar3  亚共析钢高温奥氏体化后冷却时,铁素体开始析出的温度。
(7)Ar4  钢在高温形成的δ相在冷却时,开始转变为奥氏体的温度。
(8)Arcm  过共析钢高温xx奥氏体化后冷却时,渗碳体或碳化物开始析出的温度。
(9)A1  也写做Ae1,是在平衡状态下,奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度,也就是一般所说的下临界点。
(10)A3   也写做Ae3,是亚共析钢在平衡状态下,奥氏体和铁素体共存的{zg}温度,也就是说亚共析钢的上临界点。
(11)A4   也写做Ae4,是在平衡状态下,δ相和奥氏体共存的{zd1}温度。
(12)Acm  也写做Aecm,是过共析钢在平衡状态下,奥氏体和渗碳体或碳化物共存的{zg}温度,也就是过共析钢的上临界点。
(13)Mb  马氏体爆发形成温度,以Mb表示(Mb≤ MS)。当奥氏体过冷至MS点以下时,瞬间爆发式形成大量马氏体,并伴有响声,同时释放相变潜热,使温度回升。
(14)Md  马氏体机械强化稳定化临界温度。
(15)MF  马氏体相变强化临界温度。
(16)Mf  有的文献以Mf表示奥氏体转变为马氏体的终了温度。
(17)MG  奥氏体发生热稳定化的一个临界温度。
(18)MS  钢奥氏体化后冷却时,其中奥氏体开始转变为马氏体的温度,符号中的“S”是“始”字汉语拼音{dy}个字母,也就是俄文书籍中的MH和英文书籍中的MS。
(19)MZ  奥氏体转变为马氏体的终了温度,符号中的“Z”是“终”字的汉语拼音{dy}个字母,也就是俄文书籍中的MK和英文书籍中的Mf。
注:AC1、AC3、AC4和ACCm随加热速度而定,加热越快,其越高;Ar1、Ar3、Ar4和Arcm则随冷却速度的加快而降低,当冷却速度超过一定值(临界冷却速度)时,它们将xx消失。一般情况下,Ac1>A1>Ar1,Ac3>A3>Ar3,Ac4>A4>Ar4,Accm>Acm>Arcm。

 

 

 

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