锻后热处理工艺研讨.ppt

塑性体积成形及模具讨论课锻后热处理工艺研讨
锻件热处理
锻件在机械加工前后,均须进行热处理。机械加工前的热处理称为锻件热处理(也称毛坯热处理或第一热处理)。机械加工后的热处理称为零件热处理(也称最终热处理或第二热处理)。
通常热处理是在锻压车间进行的。
一、锻后热处理的目的
1、消除锻造应力,降低锻件的表面硬度,提高其切削加工性能,这是锻后热处理最直接和最初级的目的。
2、调整与改善锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大晶粒,降低大型锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性,细化钢的奥氏体晶粒。
3、调整锻件的硬度,以利于锻件进行切削加工。
4、对于不再进行最终热处理的工件,通过锻后热处理还应使锻件达到产品技术条件所要求的各种性能指标。
二、热处理方法
1、中、小型锻件热处理
中、小型锻件根据钢种和工艺要求不同,常采用退火、正火、淬火-回火、淬火-时效处理等。
各种钢锻件热处理加热温度范围如图:
1)退火
锻件的退火工艺有完全退火、球化退火、低温退火和等温退火等,须根据锻件材质和变形情况来选定。
a、完全退火:加热到Ac3线以上30℃~50 ℃,经保温后随炉冷却,得到近似平衡状态的组织。
处理目的:通过完全退火来细化晶粒,均匀组织,消除内应力,降低硬度,便于切削加工,并为加工后零件的淬火作好组织准备。
适用范围:只适用于亚共析钢,不宜用于过共析钢,过共析钢缓冷后会析出网状二次渗碳体。
b、球化退火:球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却到略低于Ar1的温度,并停留一段时间,使组织转变完成,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
处理目的:其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火作好准备。这种工艺有利于塑性加工和切削加工,还能提高机械韧性。
适用范围:球化退火主要适用于共析钢和过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
c、低温退火:钢件的加热温度低于Fe—C合金加热时共析转变温度(Ac1)的退火。
处理目的:是使钢件软化,以便于切削加工或随后进行的冷变形。低温退火不发生组织转变,常用于合金钢坯消除内应力,降低硬度。
适用范围:常用来消除钢锭和锻连铸/轧钢材的内应力并降低硬度,防止引起开裂、轧件变形和便于表面清理。
d、等温退火:将锻件加热至Ac3线以上20 ℃~30 ℃,经保温一段时间,然后急冷到Ar1线以下某一温度再经适当保温,然后空冷或随炉冷却。
处理目的:与完全退火或球化退火相同,但可以缩短退火时间,而且有利于除氢,消除白点。
适用范围:适用于亚共析钢、共析钢、过共析钢等。
2)正火
对于亚共析钢、共析钢和过共析钢锻件,除了细化晶粒,消除内应力外,如果还要求增加强度和韧性,或为了消除网状碳化物,便应采用正火。
正火是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
对于形状复杂的重要锻件,在正火后还需进行高温回火(550-650℃)高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力,提高韧性和塑性。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
3)淬火-回火
淬火是为了获得不平衡的组织,以提高强度和硬度,将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)30~50 ℃或Ac1(过共析钢)以上温度,经保温后急冷。
回火是为了消除淬火应力,获得较稳定的组织,将锻件加热到 Ac1线以下某一温度,保温一段时间,然后空冷或快冷。
%的低碳钢锻件,为了改善钢的切削加工性能,有时也采用淬火-回火处理。%的低碳钢锻件,只进行淬火。
4)淬火-时效
高温合金和能够通过热处理强化的铝合金、镁合金,在锻后常采用淬火-时效处理。
淬火是将合金加热到适当温度,经充分保温,是合金中某些组织生成物溶解到基体中去形成均匀的固溶体,然后迅速冷却,称为过饱和固溶体,又称为固溶处理。目的是改善合金的塑性和韧性,并为进一步时效处理做好组织准备。
时效处理是把过饱和固溶体或经冷加工变形后的合金置于室温或加热至某一温度,保温一段时间,使事先溶解于基体内的物质,均匀弥散的析出。目的是提高合金的硬度和强度。