金屬熱處理(金屬熱處理工藝大體可分為哪三大類)

博主:adminadmin 2022-11-12 07:18:08 條評論
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金屬熱處理是什么那什么熱處理呢?

金屬熱處理(金屬熱處理工藝大體可分為哪三大類)

金屬熱處理是將金屬或合金工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度,并在此溫度中保持一定時間后,又以不同速度,在不同的介質(zhì)中冷卻,從而改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種工藝。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一,與其他加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織,或改變工件表面的化學(xué)成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量。所以,它是機械制造中的特殊工藝過程,是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。它可以保證和提高工件的各種性能 ,如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài),以利于進行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵,提高塑性;齒輪采用正確的熱處理工藝,使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高;另外,價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能,可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼;工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。金屬顯微金相組織復(fù)雜,而且在不同的條件下金相會不同。金相不同,性能就會不同。而且金相組織可以通過熱處理進行改變和控制。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料,鋼鐵的熱處理也是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能,以獲得不同的使用性能。下圖是鋼鐵主要的幾種金相組織(將鋼材取樣,經(jīng)過打磨、拋光,最后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后,在金相顯微鏡下觀察到的組織)。

為什么金屬要進行熱處理?

說到金屬熱處理,就繞不開鐵,它是我們地球上最多的金屬,也是應(yīng)用最廣的金屬。

純鐵是指含碳量低于0.02%鐵金屬,是一種柔韌而延展性較好的銀白色金屬,有著良好的導(dǎo)磁性,主要用于制發(fā)電機和電動機的鐵芯。

鋼是鐵碳合金的總稱,碳質(zhì)量百分比在0.02%和2.11%之間,我們平時用到的鐵金屬工件,幾乎都是鋼。

含碳量高于2.11%的叫生鐵,它脆而硬,加工性能差,就是稱的稱砣多半是生鐵制成。

未經(jīng)熱處理的鐵、鋼和生鐵的強度、剛度和表面硬度、防腐等性能,都很難滿足我們現(xiàn)實生活中不同的需要。

于是,人們絞盡腦汁,不停探索,除合理選用材料和各種成形工藝外,就有了熱處理。所以,熱處理是為了使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,是提高金屬工件性能的有效手段。

金屬熱處理有哪些工藝?

金屬熱處理是對工件整體加熱,然后以適當?shù)乃俣壤鋮s,以改變其圍觀金相機構(gòu)從而改變整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火(Annealing):退火是將工件加熱到適當溫度,根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間,然后進行緩慢冷卻,目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài),或者是使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力得以釋放,獲得良好的工藝性能和使用性能,或者為進一步淬火作組織準備。以45號鋼為例,退火后的金相為奧氏體,退火后變得太軟,一般45鋼都不做退火處理。專業(yè)解釋:將亞共析鋼工件加熱至AC3(加熱時鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體的終了溫度)以上20-40度,保溫一段時間后,隨爐緩慢冷卻(或埋在沙中或石灰中冷卻)至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。

正火(Normalization):正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細,常用于改善材料的切削性能,也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。以45號正火后金相為奧氏體+珠光體。? ?專業(yè)解釋:將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3(對于亞共析鋼)或Accm(加熱時二次滲碳體溶入奧氏體的終了溫度,對于過共析鋼)以上30℃—50℃,保溫適當時間后,在自由流動的空氣中均勻冷卻的熱處理工藝為正火. 正火后生成亞共析鋼為F+S,共析鋼為S,過共析鋼為S+Fe3CⅡ正火與完全退火的主要差別在于冷卻速度快些,目的是讓鋼組織正常化,亦稱常化處理。

淬火(Quenching):淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其他無機鹽溶液、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。后鋼件變硬,但同時變脆。以45號鋼為例,很少單單淬火,因為它難得到想要的硬度。? ?專業(yè)解釋:將鋼奧氏體化后的鋼件以適當?shù)睦鋮s速度冷卻,使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。

回火(Tempering)?:回火是為了降低鋼件的脆性,將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行較長時間的保溫,再進行冷卻,這種工藝稱為回火。專業(yè)解釋:將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點AC1(加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度)以下的適當溫度保持一定時間,隨后用符合要求的方法冷卻,以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。

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