金屬熱處理基礎入門必須了解的二十個知識點

2020-12-18 濰坊豐東熱處理

1、什麼是熱處理

將固態金屬或合金採取適當方式進行加熱,保溫一定的時間,以一定的冷卻速度冷卻以改變其組織,從而獲得所需性能的一種工藝方法。

2、熱處理的目的是什麼

通過適當的熱處理工藝改變鋼的內部組織結構,來控制相變過程中組織轉變的程度和轉變產物的形態,從而改善鋼的性能。

3、熱處理的條件是什麼

必須有固態相變轉變的合金才可以進行熱處理。

4、熱處理的工藝過程是什麼

(1)加熱:臨界點+△T值

(2)保溫

(3)冷卻:臨界點- △T值 一定冷卻速度

5、主要參數有哪些

(1)加熱溫度T

(2)保溫時間 t

(3)冷卻速度V,冷卻介質決定冷卻速度, 如:水、鹽水、鹼水、空氣

6、按處理階段及目的可分為哪幾種

(1)預處理

目的是消除偏析、內應力,為最終熱處理或後續的加工獲得平衡組織。

(2)最終處理

作為工件處理的最後工序,獲得最終組織。

7、按熱處理工藝參數可分為哪幾種

(1)普通熱處理

這是生產中最常用的熱處理工藝,如退火、正火、淬火、回火等。這類的熱處理一般不會額外的加入其他元素,主要是通過自身組織轉變來得到所需要的性能。

(2)化學熱處理

這類在熱處理在齒輪、軸等耐磨件上會經常用到。工件進行化學熱處理時,會在表面一層滲入其他的元素,而對心部的成分不會產生什麼影響。一般滲入什么元素,我們就稱為滲×處理,如表面滲C、滲N,C、N共滲等。

(3)表面熱處理

綜合了上述兩類熱處理的特點,即熱處理時不加入其他元素,而且只是針對表面進行的熱處理,不影響心部的組織,如表面淬火,但其要求工件的含碳量較高。

8、什麼是退火

退火是將金屬和合金加熱到適當溫度,保持一定時間,然後緩慢冷卻的熱處理工藝。退火後組織亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體;共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體。總之退火組織是接近平衡狀態的組織。

9、退火的目的是什麼

(1)降低鋼的硬度,提高塑性,以利於切削加工及冷變形加工。

(2)細化晶粒,消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷,均勻鋼的組織和成分,改善鋼的性能或為以後的熱處理作組織準備。

(3)消除鋼中的內應力,以防止變形和開裂。

10、退火工藝的種類有哪些

主要有均勻化退火,完全退火,不完全退火,等溫退火,球化退火,再結晶退火, 去應力退火

11、什麼是均勻化退火

均勻化退火是為了減少金屬鑄錠、鑄件或鍛坯的化學成分的偏析和組織的不均勻性,將其加熱到高溫,長時間保持,然後進行緩慢冷卻,以化學成分和組織均勻化為目的的退火工藝。

均勻化退火的加熱溫度一般為Ac3+(150~200℃),即1050~1150℃,保溫時間一般為10~15h,以保證擴散充分進行,大道消除或減少成分或組織不均勻的目的。由於擴散退火的加熱溫度高,時間長,晶粒粗大,為此,擴散退火後再進行完全退火或正火,使組織重新細化

12、什麼是完全退火

完全退火又稱為重結晶退火,是將鐵碳合金完全奧氏體化,隨之緩慢冷卻,獲得接近平衡狀態組織的退火工藝。

完全退火主要用於亞共析鋼,一般是中碳鋼及低、中碳合金結構鋼鍛件、鑄件及熱軋型材,有時也用於它們的焊接構件。完全退火不適用於過共析鋼,因為過共析鋼完全退火需加熱到Acm以上,在緩慢冷卻時,滲碳體會沿奧氏體晶界析出,呈網狀分布,導致材料脆性增大,給最終熱處理留下隱患。

完全退火的加熱溫度碳鋼一般為Ac3+(30~50℃);合金鋼為Ac3+(500~70℃);保溫時間則要依據鋼材的種類、工件的尺寸、裝爐量、所選用的設備型號等多種因素確定。為了保證過冷奧氏體完全進行珠光體轉變,完全退火的冷卻必須是緩慢的,隨爐冷卻到500℃左右出爐空冷。

13、什麼是不完全退火

不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1~Ac3之間溫度,達到不完全奧氏體化,隨之緩慢冷卻的退火工藝。

不完全退火主要適用於中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等,其目的是細化組織和降低硬度,加熱溫度為Ac1+(40~60)℃,保溫後緩慢冷卻。

14、什麼是等溫退火

等溫退火是將鋼件或毛坯件加熱到高於Ac3(或Ac1)溫度,保持適當時間後,較快地冷卻到珠光體溫度區間地某一溫度並等溫保持,使奧氏體轉變為珠光體型組織,然後在空氣中冷卻的退火工藝。

等溫退火工藝應用於中碳合金鋼和低合金鋼,其目的是細化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為Ac3+(30~50)℃,過共析鋼加熱溫度為Ac3+(20~40)℃,保持一定時間,隨爐冷至稍低於Ar3溫度進行等溫轉變,然後出爐空冷。等溫退火組織與硬度比完全退火更為均勻。

15、什麼是球化退火

球化退火是使鋼中碳化物球化而進行的退火工藝。將鋼加熱到Ac1以上20~30℃,保溫一段時間,然後緩慢冷卻,得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。

球化退火主要適用於共析鋼和過共析鋼,如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經軋制、鍛造後空冷,所得組織是片層狀珠光體與網狀滲碳體,這種組織硬而脆,不僅難以切削加工,且在以後淬火過程中也容易變形和開裂。而經球化退火得到的是球狀珠光體組織,其中的滲碳體呈球狀顆粒,彌散分布在鐵素體基體上,和片狀珠光體相比,不但硬度低,便於切削加工,而且在淬火加熱時,奧氏體晶粒不易長大,冷卻時工件變形和開裂傾向小。另外對於一些需要改善冷塑性變形(如衝壓、冷鐓等)的亞共析鋼有時也可採用球化退火。

球化退火加熱溫度為Ac1+(20~40)℃或Acm-(20~30)℃,保溫後等溫冷卻或直接緩慢冷卻。在球化退火時奧氏化是「不完全」的,只是片狀珠光體轉變成奧氏體,及少量過剩碳化物溶解。因此,它不可能消除網狀碳化物,如過共析鋼有網狀碳化物存在,則在球化退火前須先進行正火,將其消除,才能保證球化退火正常進行。

16、什麼是再結晶退火

再結晶退火是經冷形變後的金屬加熱到再結晶溫度以上,保持適當時間,使形變晶粒重新結晶成均勻的等軸晶粒,以消除形變強化和殘餘應力的熱處理工藝。

17、什麼是去應力退火

去應力退火是為了消除由於塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內存在的殘餘應力而進行的退火工藝。

鍛造、鑄造、焊接以及切削加工後的工件內部存在內應力,如不及時消除,將使工件在加工和使用過程中發生變形,影響工件精度。採用去應力退火消除加工過程中產生的內應力十分重要。

去應力退火的加熱溫度低於相變溫度A1,因此,在整個熱處理過程中不發生組織轉變。內應力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內應力消除得更徹底,在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐,然後以100℃/h左右得加熱速度加熱到規定溫度。焊接件得加熱溫度應略高於600℃。保溫時間視情況而定,通常為2~4h。鑄件去應力退火的保溫時間取上限,冷卻速度控制在(20~50)℃/h,冷至300℃以下才能出爐空冷。

18、什麼是回火

將經過淬火的工件重新加熱到低於下臨界溫度的適當溫度,保溫一段時間後在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。

19、

(1)降低脆性,消除或減少內應力,鋼件淬火後存在很大內應力和脆性,如不及時回火往往會使鋼件發生變形甚至開裂。

(2)獲得工件所要求的機械性能,工件經淬火後硬度高而脆性大,為了滿足各種工件的不同性能的要求,可以通過適當回火的配合來調整硬度,減小脆性,得到所需要的韌性,塑

(3)穩定工件尺寸。

(4)對於退火難以軟化的某些合金鋼,在淬火(或正火)後常採用高溫回火,使鋼中碳化物適當聚集,將硬度降低,以利切削加工。

20、回火的種類有哪些

根據不同的要求可採用低溫回火、中溫回火或高溫回火。通常隨著回火溫度的升高,硬度和強度降低,延性或韌性逐漸增高。

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