為了使金屬工件具有所需的力學(xué)、物理和化學(xué)性能外，合理選擇材料和各種成型工藝外，熱處理工藝它通常是必不可少的。讓小編帶你去了解一下熱處理過程！

1.熱處理簡介

熱處理及其特點

熱處理是指金屬材料在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻一種獲得預(yù)期組織和性能的金屬熱加工工藝。

工藝特點

與其它加工工藝相比，金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，熱處理通常不會改變工件的形狀和整體化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織或工件表面的化學(xué)成分來賦予或提高工件的使用性能。其特點是提高工件內(nèi)部質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。

2.熱處理工藝分類

熱處理工藝分類

金屬熱處理工藝一般可分為：整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。

根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法不同的類別可以分為幾種不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可以獲得不同的組織，從而具有不同的性能。

3.鋼鐵熱處理工藝

鋼是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料。鋼顯微組織復(fù)雜，可通過熱處理控制，因此鋼的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。此外，鋁、銅、鎂、鈦及其合金也可以通過熱處理改變其機(jī)械、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。

鋼鐵熱處理工藝制定依據(jù)-鐵碳相圖

鐵碳相圖中的幾個重要點、線和溫度

符號C溫度為1148℃，含碳量0.43%，E溫度1148℃，含碳量2.11%，碳在γ-Fe最大溶解度K溫度727℃，含碳量6.69%，F(xiàn)e3C的成分P溫度727℃，含碳量0.0218%，碳在α-Fe最大溶解度S溫度727℃，含碳量0.77%，共析點GS（A3）奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體的開始線ES（Acm）奧氏體中碳的溶解度線PSK（A1）AS→Fp Fe3C 分析轉(zhuǎn)換線PQ碳在鐵素體中的溶解度線

 鋼鐵微觀組織結(jié)構(gòu)及性能

組織

力學(xué)性能奧氏體低硬度，低屈服強(qiáng)度，高塑性鐵素體低強(qiáng)度、低硬度、高塑性和韌性滲碳體高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、低塑性和韌性珠光體性能取決于組織形態(tài)萊氏體高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性退火

退火工藝可分為：全退火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火等。

操作方法

加熱鋼件Ac3 30~50℃或Ac1 30~50℃或Ac1以下溫度(可查閱相關(guān)信息)后，一般隨爐溫緩慢冷卻。

目的

降低硬度，提高塑性，提高切削加工和壓力加工性能；

細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能，為下一步做準(zhǔn)備；

消除冷熱加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

應(yīng)用要點

鍛件、焊接件及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳工具鋼、合金工具鋼、高速鋼；

一般在毛坯狀態(tài)下退火 。

正火

操作方法

加熱鋼件Ac3或Accm 以上30~50℃，保溫后以冷卻速度略大于退火速度冷卻，一般為空冷。

目的

降低硬度，提高塑性，提高切削加工和壓力加工性能；

細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能，為下一步做準(zhǔn)備；

消除冷熱加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

應(yīng)用要點

正火通常用作鍛件、焊接件和滲碳部件的預(yù)熱處理工藝。低碳、中碳碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼件也可作為最終熱處理。對于一般的中高合金鋼，空冷會導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最終的熱處理工藝。

淬火

操作方法

將鋼加熱到相變溫度Ac3或Ac保溫一段時間以上，然后在水、硝鹽、油或空氣中快速冷卻。

目的

淬火一般是為了獲得高硬度的馬氏體組織，有時是為了獲得單一均勻的奧氏體組織，以提高一些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）的耐磨性和耐腐蝕性。

應(yīng)用要點

碳鋼和合金鋼一般用于含碳量大于0.3%；

淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌性，因此需要回火以獲得更好的綜合力學(xué)性能。

回火

操作方法

將淬火的鋼件重新加熱至Ac保溫后，在空氣或油、熱水、水中冷卻以下溫度。

目的

淬火后減少或消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件變形開裂；

調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；

穩(wěn)定工件尺寸。

應(yīng)用要點

淬火后保持高硬度和耐磨性，提高彈性和屈服強(qiáng)度，保持高沖擊韌性和塑性，有足夠的強(qiáng)度。

一般鋼盡量避免230~280度不銹鋼400度~回火在450度之間，因為此時會產(chǎn)生回火脆性。

調(diào)質(zhì)

操作方法

淬火后高溫回火稱為調(diào)質(zhì)，即鋼件加熱至比淬火時高10~20度溫度，絕緣后淬火，然后400度~在720度的溫度下回火。

目的

提高切削性能，提高加工表面光潔度；

淬火時減少變形開裂；

綜合力學(xué)性能好。

應(yīng)用要點

適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼合金工具鋼和高速鋼；

它不僅可以作為各種重要結(jié)構(gòu)的最終熱處理，還可以作為一些緊密部件，如絲杠，以減少變形。

時效

操作方法

將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時冷卻20小時或更長時間。

目的

鋼淬火后穩(wěn)定組織，減少儲存或使用過程中的變形；

磨削后降低淬火和內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定形狀和尺寸。

應(yīng)用要點

 適用于淬火后的各種鋼種；

常用于要求形狀不變的緊密工件，如緊密絲杠、測量工具、床箱等。

一文了解熱處理工藝下的熱處理工藝

1、固溶處理

固溶處理

操作方法

將合金加熱到高溫(980~12500℃）保持單相區(qū)恒溫是將過剩相完全溶解到固溶體中厚度的快速冷卻。

目的

獲得單相奧氏體組織；

提高鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理做好準(zhǔn)備；

充分溶解合金中的各種相，增強(qiáng)固溶體，提高韌性和耐腐蝕性；

為了繼續(xù)加工或成型，消除應(yīng)力和軟化。

應(yīng)用要點

固溶溫度應(yīng)根據(jù)合金的使用溫度進(jìn)行調(diào)整，環(huán)境溫度越高，冷卻速度越快，飽和度越高。

2、深冷處理

深冷處理

操作方法

在低溫介質(zhì)(如干冰、液氮)中冷卻淬火鋼件－40～－80℃或較低，溫度均勻后取出均溫至室溫。

目的

將淬火鋼件中的殘余奧氏體全部或大部分轉(zhuǎn)化為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和疲勞極限；

穩(wěn)定鋼組織 ，穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。

應(yīng)用要點

鋼件淬火后應(yīng)立即冷卻，然后低溫回火，以消除低溫冷卻時的內(nèi)應(yīng)力；

冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密件。

三、表面熱處理

表面熱處理是只加熱工件表面，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表面而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱，常用的熱源有火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

火焰加熱表面淬火

操作方法

用氧乙炔混合氣體燃燒的火焰噴射到鋼表面，快速加熱，達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。

目的

提高鋼件的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，保持心臟的韌性。

應(yīng)用要點

多用于中碳鋼制件，淬透層深度一般為2~6mm；

適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。

感應(yīng)加熱表面淬火

操作方法

將鋼件放入傳感器中，使鋼件表面產(chǎn)生傳感電流，在很短的時間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。

目的

提高鋼件的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，保持心臟的韌性。

應(yīng)用要點

多用于中碳鋼和中堂合金結(jié)構(gòu)鋼制件；

由于皮膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一般為1~2mm，中頻淬火一般為3~5mm，高頻淬火一般大于10mm。

4.化學(xué)熱處理

通過化學(xué)熱處理改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理是在含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)（氣體、液體、固體）中加熱工件，使工件表面滲透碳、氮、硼和鉻。

滲碳

操作方法

將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900~950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。

目的

提高鋼件的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，保持心臟的韌性。

應(yīng)用要點

用于量為0.15％～0.低碳鋼和低合金鋼零件25%，一般滲碳層深度為0.5～2.5mm；

滲碳后必須淬火，使表面得到馬氏體，以達(dá)到滲碳的目的。

氮化

操作方法

活性氮原子在500~600度時被氨分解，使鋼表面被氮飽和，形成氮化層。

目的

提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性。

應(yīng)用要點

主要用于含有鋁、鉻、鉬等合金元素的碳合金結(jié)構(gòu)鋼，以及碳鋼和鑄鐵氮化層深度為0.025～0.8mm。

碳氮共滲

操作方法

向鋼件表面同時滲碳和滲氮。

目的

提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗蝕能力。

應(yīng)用要點

多用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及工具鋼制件，一般氮化層深0.02～3mm；

氮化后還要淬火和低溫回火。

end

文章來源：材易通