关于热处理,45度和50度多少度是什么意思?
热处理术语:
金属:一种不透明的物质,具有良好的导热性和导电性,电导率随温度升高而降低,富有延展性和延展性。金属中原子规则排列的固体(即晶体)。
合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属组成的物质,具有金属特性。
相:合金中具有相同成分、结构和性质的成分。
固溶体:是一种固体金属晶体,其中一种(或几种)成分的原子(化合物)溶解到另一种成分的晶格中,同时仍保持另一种成分的晶格类型。固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体。
固溶体强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或节点,晶格发生畸变,固溶体的硬度和强度增加。这种现象称为固溶强化。
化合物:通过合金成分之间的化学结合,生成具有金属性质的新的晶体固体结构。
机械混合物:由两种晶体结构组成的合金成分。虽然是双面晶体,但却是具有独立力学性质的元件。
铁素体:碳在α-Fe(具有体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。
奥氏体:碳在g-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。
渗碳体:由碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。
珠光体:铁素体和渗碳体的机械混合物(F+Fe3c含碳0.8%)。
莱氏体:渗碳体和奥氏体的机械混合物(含碳4.3%)
金属热处理是机械制造中的重要工序之一。与其他加工技术相比,热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分来赋予或改善工件的工作性能。其特点是提高工件的内在质量,一般肉眼是看不到的。
为了使金属工件具有所需的机械性能、物理性能和化学性能,除了合理选择材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢是机械工业中应用最广泛的材料,其显微组织复杂,可以通过热处理来控制,所以钢的热处理是金属热处理的主要内容。此外,铝、铜、镁、钛及其合金也可以通过热处理改变其机械、物理和化学性质,从而获得不同的性能。
在从石器时代到青铜时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐被人们所认识。早在公元前770年~公元前222年,中国人民就在生产实践中发现,铜和铁的性质会因温度和压力变形的影响而发生变化。白口铸铁的软化处理是制造农具的重要工序。
公元前6世纪,逐渐采用钢制武器。为了提高钢的硬度,淬火工艺得到了迅速发展。中国河北易县燕下渡出土的两把剑和一把戟,显微组织中有马氏体,说明经过淬火处理。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬火剂对淬火质量的影响。三国时的舒曼濮院,曾在陕西这个斜谷为诸葛亮做了三千刀。相传他派人到成都取水淬水。这说明中国古代重视不同水质的冷却能力,也重视油和尿的冷却能力。我国出土的西汉(公元前206年-公元24年)钟山王静墓中的剑,剑心含碳量为0.15-0.4%,而表面含碳量大于0.6%,说明已经应用了渗碳技术。但当时作为个人“手艺”秘密,拒绝传播,所以发展缓慢。
1863年,英国的金相学家和地质学家在显微镜下展示了钢的六种不同的金相组织,证明了钢的内部结构在加热和冷却时会发生变化,钢中的高温相在快速冷却时会转变为更硬的相。法国人奥斯蒙德建立的铁异构理论和英国人奥斯汀首先制定的铁碳相图,为现代热处理技术奠定了理论基础。同时,人们还研究了金属热处理加热过程中金属的保护方法,以避免金属在加热过程中氧化脱碳。
从1850到1880,有一系列关于各种气体(如氢气、煤气、一氧化碳等)应用的专利。)进行保护性加热。从1889到1890,英国莱克获得了多种金属的光亮热处理专利。
20世纪以来,随着金属物理的发展以及其他新技术的移植和应用,金属热处理工艺得到了很大的发展。一个显著的进步是1901 ~ 1925,在工业生产中使用转底炉进行气体渗碳;露点电位器出现在20世纪30年代,使炉内气氛碳势可控。后来,通过使用二氧化碳红外仪器和氧探针,开发了进一步控制炉内气氛中碳势的方法。20世纪60年代,等离子场用于热处理技术,离子渗氮和渗碳工艺得到发展。随着激光和电子束技术的应用,金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
金属热处理技术
热处理过程一般包括加热、保温和冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程是相互关联和不间断的。
加热是热处理的重要过程之一。金属热处理有多种加热方式。最早是用木炭和煤作为热源,后来应用了液体和气体燃料。电的应用使加热容易控制,没有环境污染。这些热源可用于直接加热或通过熔盐或金属甚至漂浮颗粒间接加热。
金属加热时,工件暴露在空气中,往往会发生氧化脱碳(即钢铁零件表面的碳含量降低),对零件热处理后的表面性能产生非常不利的影响。因此,金属通常应在受控气氛或保护气氛、熔盐和真空中加热,也可通过涂层或包装进行保护。
加热温度是热处理过程的重要工艺参数之一,加热温度的选择和控制是保证热处理质量的主要问题。加热温度随待处理的金属材料和热处理目的而变化,但一般加热到相变温度以上,以获得高温结构。另外,转变需要一定的时间,所以当金属工件表面达到要求的加热温度时,必须在此温度下保持一定时间,使内外温度一致,显微组织完全转变。这个时间叫做保温时间。采用高能量密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理过程中必不可少的步骤,冷却方式因工艺而异,主要控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度较快。但由于钢种不同,要求也不同。例如,空气淬硬钢可以以与正火相同的冷却速度淬硬。
金属热处理工艺大致可分为三类:整体热处理、表面热处理和化学热处理。根据加热介质、加热温度和冷却方式的不同,每一类又可分为几种不同的热处理工艺。同一种金属通过不同的热处理工艺可以获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢是工业上应用最广泛的金属,其显微组织也是最复杂的,因此钢的热处理工艺有很多种。
整体热处理是将工件整体加热,然后以适当的速度冷却,改变其整体机械性能的金属热处理工艺。钢铁的整体热处理有四个基本过程:退火、正火、淬火和回火。
退火是将工件加热到合适的温度,根据工件的材质和尺寸采用不同的保温时间,然后缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或为进一步淬火做好组织准备。
正火是将工件加热到合适的温度,然后在空气中冷却。正火的效果类似于退火,只是得到的组织更细,常被用来改善材料的切削性能,有时也作为一些要求不高的零件的最终热处理。
淬火是将工件加热保温,然后在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后,钢变得坚硬,但同时也变得易碎。
为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件长时间保持在高于室温但低于650℃的适当温度下,然后冷却。这个过程叫做回火。
退火、正火、淬火、回火是整个热处理中的“四火”,其中淬火和回火关系密切,经常一起使用,缺一不可。
“四火”演化出不同的加热温度和冷却方式的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性,将淬火和高温回火相结合的工艺称为调质。有些合金经淬火形成过饱和固溶体后,长时间保持在室温或稍高的温度,以提高合金的硬度、强度或电磁性。这种热处理过程称为时效处理。
将压力加工变形与热处理有效而紧密地结合起来以获得工件良好的强度和韧性的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,既能使工件不氧化脱碳,又能保持被处理工件表面的清洁,提高工件的性能,还可以引入渗剂进行化学热处理。
表面热处理是一种只对工件表层进行加热以改变其机械性能的金属热处理工艺。为了只加热工件的表层而不将过多的热量传递到工件内部,所使用的热源必须具有高的能量密度,即单位面积给予工件的热能大,以使工件的表层或部分在短时间内或瞬间达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有火焰如氧乙炔或氧丙烷、感应电流、激光和电子束。
化学热处理是通过改变工件表层的化学成分、显微组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理的区别在于后者改变了工件表层的化学成分化学热处理是在含有碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热工件,并长时间保持该温度,使工件表面渗有碳、氮、硼、铬。元素渗入后,有时还要进行淬火、回火等其他热处理工艺。化学热处理的主要方法是渗碳、渗氮和金属化。
热处理是机械零件和模具制造过程中的重要工序之一。一般来说,它能保证和提高工件的各种性能,如耐磨性和耐腐蚀性。还可以改善坯料的组织和应力状态,以便于各种冷热加工。
比如白口铸铁可以长时间退火,获得可锻铸铁,提高其塑性;采用正确的热处理工艺,齿轮的使用寿命可以比未经热处理的齿轮提高一倍甚至几十倍;另外,廉价的碳钢通过渗入一些合金元素,具有昂贵合金钢的一些性能,可以替代一些耐热钢和不锈钢;几乎所有的工具和模具在使用前都需要热处理。
退火-淬火-回火
一、退火类型
1.完全退火和等温退火
完全退火又称再结晶退火,一般简称退火。这种退火主要用于亚* *成分的各种碳钢和合金钢的铸造、锻造和热轧型材,有时也用于焊接结构。一般常用于一些轻型工件的最终热处理或一些工件的预热处理。
2.球化退火
球化退火主要用于已经分析过的碳钢和合金工具钢(如用于制造刀具、量具和模具的钢)。其主要目的是降低硬度,改善切削性能,为以后淬火做准备。
3.消除应力退火
去应力退火又称低温退火(或高温回火),主要用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拔件等的残余应力。如果不消除这些应力,在一定时间后或在随后的切割过程中,会造成钢件变形或产生裂纹。
2.淬火时,最常用的冷却介质是盐水、水和油。盐水淬火的工件容易获得高硬度和光滑的表面,不易产生未硬化的软斑,但容易使工件严重变形,甚至开裂。而使用油作为淬火介质,只适合于淬火一些过冷奥氏体稳定性高的合金钢或小尺寸碳钢工件。
三。回火钢的目的
1.降低脆性,消除或降低内应力。钢件淬火后内应力大,脆性大。如果不及时回火,钢件往往会变形甚至开裂。
2.获得工件所需的机械性能。淬火后工件硬度高,脆性大。为了满足各种工件不同性能的要求,可以通过适当的回火来调整硬度,以降低脆性,获得所需的韧性和塑性。
3.稳定工件尺寸
4.对于一些退火后难以软化的合金钢,淬火(或正火)后常采用高温回火,使钢中的碳化物适当聚集,降低硬度,以利于切削。
几种常见的热处理概念
1.正火:一种热处理工艺,将钢或钢零件加热到高于临界点AC3或ACM的适当温度并保持一定时间,然后在空气中冷却以获得珠光体状结构。
2.退火:是一种热处理过程,在这一过程中,我们要做的是
3.固溶热处理:将合金加热到高温单相区并保持恒温,使多余相充分溶解在固溶体中,然后迅速冷却获得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变形后,在室温下放置或保持略高于室温时,性能随时间变化的现象。
5.固溶处理:充分溶解合金中的各相,强化固溶,提高韧性和耐蚀性,消除应力和软化,以便继续加工成型。
6.时效处理:加热并保持强化相析出的温度,使强化相析出、硬化,提高强度。
7.淬火:对钢材进行奥氏体化处理,然后以适当的冷却速度冷却,使工件的马氏体等不稳定组织在横截面整体或一定范围内发生变化的热处理工艺。
8.回火:将淬火后的工件加热到临界点AC1以下的适当温度并保持一定时间,然后用满意的方法冷却,以获得所需组织和性能的热处理工艺。
9.钢的碳氮共渗:碳氮共渗是将碳和氮同时渗入钢表面的过程。传统上,碳氮共渗也被称为氰化。目前广泛使用的是中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)。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。低温气体碳氮共渗主要是渗氮,主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10.淬火回火:一般将淬火和高温回火相结合的热处理称为淬火回火。调质处理广泛应用于各种重要的结构件,特别是那些在交变载荷下工作的连杆、螺栓、齿轮和轴。淬火和回火后得到回火索氏体组织,其力学性能优于相同硬度的正火索氏体组织。其硬度取决于高温时的回火温度,并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB 200-350之间。
11.钎焊:用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。
回火的类型和应用
根据工件性能要求和回火温度的不同,回火可分为以下几类:
(1)低温回火(150-250度)
低温回火得到的显微组织为回火马氏体。其目的是在保持高硬度和高耐磨性的前提下,降低淬火钢的内应力和脆性,避免在使用中开裂或过早损坏。主要用于各种高碳刀具、量具、冷冲压工具、滚动轴承及渗碳件,回火后硬度一般为HRC 58-64。
(2)中温回火(350-500度)
中温回火得到的显微组织为回火屈氏体。其目的是获得高屈服强度、弹性极限和高韧性。因此主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35-50。
(3)高温回火(500-650度)
高温回火得到的显微组织为回火索氏体。传统上将淬火与高温回火相结合的热处理称为调质,其目的是为了获得更好的强度、硬度、塑性、韧性等综合机械性能。因此广泛应用于汽车、拖拉机、机床的重要结构件,如连杆、螺栓、齿轮、轴等。回火后的硬度一般为HB 200-330。
热处理
(1):退火:是指将金属材料加热到适当的温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理过程。常见的退火工艺有再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的主要是降低金属材料的硬度,提高塑性,以便于切削或压力加工,降低残余应力,提高编织和成分的均匀性,或者为后续的热处理做准备。
(2):正火:是指将钢或钢零件加热到(钢的上限临界温度)或以上,在30 ~ 50℃保温适当时间,然后在静止空气中冷却的热处理工艺。正火的目的是提高低碳钢的力学性能,改善机械加工性能,细化晶粒,消除组织缺陷,为后续热处理做准备。
(3):淬火:是指将钢加热到Ac3或Ac1(钢的下临界温度)以上一定温度并保持一定时间,然后以适当的冷却速度获得马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火、表面淬火和局部淬火。淬火的目的是为了获得钢件所需的马氏体组织,提高工件的硬度、强度和耐磨性,为后续的热处理做准备。
(4):回火:是指将钢件硬化,然后加热到一定温度以下,保持一定时间,再冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有:低温回火、中温回火、高温回火、多次回火。
回火的目的:主要是消除钢件在淬火时产生的应力,使钢件具有较高的硬度和耐磨性,以及所要求的塑性和韧性。
(5):调质:是指钢或钢件的淬火和高温回火的复合热处理工艺。用于淬火和回火处理的钢称为调质钢。一般指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
(6):渗碳:渗碳是指碳原子渗入钢表层的过程。它是使低碳钢工件具有高碳钢的表层,然后经过淬火和低温回火,使工件表层具有较高的硬度和耐磨性,而工件中心部分仍保持低碳钢的韧性和塑性。
防止热处理变形
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精密复杂模具变形的原因往往很复杂,但只要掌握变形规律,分析原因,采取不同的方法防止模具变形是可以减少和控制的。一般来说,精密复杂模具的热处理变形可以通过以下方法来防止。
(1)合理选材。精密复杂模具应选用材质优良的微变形模具钢(如气淬钢),碳化物偏析严重的模具钢应进行合理锻造和调质处理,尺寸较大且不可锻造的模具钢可进行固溶和双重细化处理。
(2)模具结构设计要合理,厚度不能相差太大,形状要对称。对于变形较大的模具,要掌握变形规律,预留加工余量。对于大型、精密、复杂的模具,可采用组合式结构。
(3)精密复杂的模具应进行预热处理,以消除加工过程中产生的残余应力。
(4)加热温度的合理选择和加热速度的控制。对于精密复杂的模具,可采用缓慢加热、预热等平衡加热方式,减少模具热处理变形。
(5)在保证模具硬度的前提下,尽量采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。
(6)对于精密复杂的模具,在条件允许的情况下,尽量采用真空加热淬火和淬火后深冷处理。
(7)对于一些精密复杂的模具,可采用预热处理、时效热处理、回火和氮化热处理来控制模具的精度。
(8)修补砂眼、气孔、磨损等模具缺陷时,应选择冷焊机等热影响小的修补设备,避免修补时变形。
另外,正确的热处理操作(如堵孔、扎孔、机械固定、合适的加热方式、正确选择模具的冷却方向和在冷却介质中的移动方向等。)和合理的回火热处理工艺也是减少精密复杂模具变形的有效措施。