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金属材料及热处理知识,热处理的分类和热处理工艺流程

发布来源:东莞挣鑫金属表面处理厂  发布日期: 2022-09-24  访问量:219


一、退火和正火

机械零件的一般加工工艺顺序:


功能:消除前一道工序造成的一些组织缺陷和内应力,提高材料的切割性能,为后续加工和热处理(淬火回火)做好组织准备

1.退火 :将钢加热到适当的温度,保持一定的时间,然后慢慢冷却(通常随炉冷却)。

常用的退火方法:完全退火 ,球化退火,应力退火

退火目的:降低硬度,提高塑性,有利于切割冷变形,细化晶粒,组织均匀,为后续热处理做好准备,消除残余内应力,防止工件变形开裂

2.正火:将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃,在适当的绝缘时间后,在空气中冷却。

亚分析钢:正火的目的是细化晶粒,组织均匀,提高机械性能。

机械性能要求低:正火可作为较终热处理。

低碳结构钢:调整硬度,提高切削性能。

正火的目的是消除网状渗碳体,有利于球化退火,为淬火做好组织准备。


1-完全退火 2-球化退火 3-应力退火 4-正火

二、淬火与回火

1.淬火:将钢加热至Ac3或Ac1 快速冷却上述适当温度(冷却速度大于)v马氏体或下贝氏体组织的热处理过程。

目的:获得马氏体组织,提高钢的强度、硬度和耐磨性。

(1)淬火加热温度选择

亚分析钢: Ac3以上30~50℃

过分析钢 : Ac1以上30~50℃


(2)淬火冷却介质的选择

淬火的冷却速度必须大于钢种的临界冷却速度。

冷却时避免钢变形开裂。

冷却介质的理想淬火和冷却速度应缓慢―快―慢” 。


(3)常用的淬火方法

单液淬火法、双介质淬火马氏体分级淬火、贝氏体等温度淬火

(4)钢的淬透性和淬硬性

淬火-在规定的火和冷却过程中获得马氏体组织深度的能力。

这取决于钢的临界冷却速度。临界冷却速度越低,钢的淬透性越好。钢的临界冷却速度主要取决于其化学成分。

在理想的淬火条件下,获得马氏体后的较高硬度

这取决于碳含量。低碳钢淬火较高硬度低,淬火性差;高碳钢淬火较高硬度高,淬火性好。

(5)钢淬火缺陷

氧化和脱碳;过热和过热;变形和开裂;硬度不足

2.回火:将淬火后的钢重新加热至Ac在1点以下的温度下,保温一段时间,然后冷却到室温。

目的:降低淬火钢的脆性和内应力,防止变形或开裂。调整和稳定淬火钢的结晶组织,以确保工件不再改变形状和尺寸。获得不同所需的机械性能。

(1)回火时组织变化




随着加热温度的升高,钢的强度和硬度降低,塑性和韧性提高。回火钢的性能仅与加热温度有关,而与冷却速度无关。


(2)回火的分类和应用

低温回火;中温回火;高温回火; ; 调质-生产中淬火与高温回火相结合的热处理工艺。

三、表面淬火

表面淬火-只淬火工件表面的热处理工艺。

原理:钢表面奥氏体化在热量完全传递到零件中心之前,通过快速加热立即冷却淬火。

适用:中碳钢、中碳合金钢。

方法:火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火。

1.火焰加热表面淬火

用氧乙炔(或其它可燃气体)火焰快速加热零件表面,然后快速冷却。

特点:加热温度和淬火层深度不易控制,加热不均匀,淬火质量不稳定。适用于无特殊设备的单件或小批量生产。


2.感应加热表面淬火

利用工件产生的热效应,局部加热工件表面,并进行快速冷却淬火工艺。

特点:

(1)加热速度快。

(2)淬火质量好。

(3)硬化层深度易于控制,易于机械化和自动化,适用于大规模生产。


四、化学热处理

化学热处理-将工件放置在一定温度的活性介质中进行保温,使一个或多个元素渗透到其表面,以改变其化学成分、组织和性能。

它不仅改变了钢的组织,而且改变了表面的化学成分,从而更有效地改变了零件表面的性能。

渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。

1.化学热处理的过程


2.钢渗碳:将钢件放入渗碳介质中加热保温,使碳原子渗入工件表面。

目的:提高钢件表面的碳含量。

碳化后处理:淬火和低温回火。

工艺路线:

锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火 低温回火

分类:固体渗碳、盐浴渗碳、气体渗碳

气体渗碳-将工件放入气体渗碳剂中进行渗碳。


低碳钢渗碳后冷渗碳层显微组织由表面向中心:过分析组织、共析组织、亚分析组织(过渡层),中心仍为原亚分析组织。


3.钢的渗氮 :化学热处理工艺在一定温度下渗入工件表面。

目的:提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度。

与渗碳相比,渗氮具有以下特点:

渗氮层具有高硬度和耐磨性;渗氮层具有无渗碳层的耐腐蚀性;渗氮低于渗碳温度,工件变形小

工艺路线:


(2)渗氮法

气体渗氮:工件在气体介质中渗氮。将工件放入封闭炉中,加热至5000~6000℃,通入氨气(NH3)氨分解活性氮原子。

离子渗氮 : 在大气压以下的渗氮气氛中,利用工件(阴极)与阳极之间的光放电进行渗氮工艺。



4.碳氮共渗 :碳氮原子同时渗入工件表面的奥氏体,化学热处理工艺以渗碳为主。


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