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第十章钢的热处理工艺
10-1 何谓钢的退火?退火种类及用途如何?
答:
钢的退火:退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度,保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
退火种类:根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火,前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火,后者包括再结晶退火、去应力退火,根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。
退火用途:
完全退火:完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃,保温足够长时间,使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要应用于亚共析钢,其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能,消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
不完全退火:不完全退火是将钢加热至AC1- AC3(亚共析钢)或AC1-ACcm(过共析钢)之间,保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢,如果钢的原始组织分布合适,则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。对于过共析钢,不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织,以消除内应力、降低硬度,改善切削加工性能。
球化退火:球化退火是使钢中碳化物球化,获得粒状珠光体的热处理工艺。主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能,均匀组织、为淬火做组织准备。
均匀化退火:又称扩散退火,它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温,然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。
再结晶退火:将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间,然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒,同时消除加工硬化和残留内应力,使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
去应力退火:在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度,保温一段时间然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力(主要是第一类内应力),以提高尺寸稳定性,减小工件变形和开裂的倾向。
10-2 何谓钢的正火?目的如何?有何应用?
答:
钢的正火:m以上适当温度,保温适当时间进行完全奥氏体化以后,以较快速度(空冷、风冷或喷雾)冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。
目的:细化晶粒、均匀成分和组织、消除内应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷,为最终热处理提供合适的组织状态。
应用:
改善低碳钢的切削加工性能。
消除中碳钢的热加工缺陷(魏氏组织、带状组织、粗大晶粒)。
消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火,为淬火做好组织准备。
作为最终热处理,提高普通结构件的力学性能。
10-3 在生产中为了提高亚共析钢的强度,常用的方法是提高亚共析钢中珠光体的含量,问应该采用什么热处理工艺?
答:
应该采用正火工艺。
原因:亚共析钢过冷奥氏体在冷却过程中会析出先共析铁素体,冷却速度越慢,先共析铁素体的含量越多,从而导致珠光体的含量变少,降低亚共析钢的硬度和强度。而正火工艺的实质就是完全奥氏体化加上伪共析转变,可以通过增大冷却速度降低先共析铁素体的含量,使亚共析成分的钢转变成共析组织,即增加了珠光体的含量,从而可以提高亚共析钢的强度和硬度。
10-4 淬火的目的是什么?淬火方法有几种?比较几种淬火方法的优缺点?
答:
淬火的目的:获得尽量多的马氏体,可以显著提高钢的强度、硬度、耐磨性,与各种回火工艺相配合可以使钢在具有高强度高硬度的同时具有良好的塑韧性
将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度,保温适当时间后以大于临界冷却速度的冷速冷却得到马氏体(或下贝氏体)的热处理工艺叫做淬火。
淬火方法:按冷却方式可以分为:单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法
优缺点比较:
淬火方法
优点
缺点
单液淬火法
操作简单、应用广泛
1、只适用于小尺寸且形状简单的工件
2、淬火应力大
3、不容易选择冷却能力和冷却特性较合适的冷却介质
双液淬火法
降低组织应力,减小工件变形、开裂的倾向
适用于尺寸较大的工件
操作不容易控制,需要求丰富的经验和熟练的技术
分级淬火法
1、降低热应力和组织应力,减小工件变形、开裂的倾向2、操作相对容易控制
只适用于尺寸较小的工件
等温淬火法
降低热应力和组织应力,显著减小工件变形、开裂倾向
适宜处理形状复杂、尺寸要求精密的工件
只适用于尺寸较小的工件
10-5 试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。m