四种焊后热处理方法总结计划.doc

该【四种焊后热处理方法总结计划 】是由【泰山小桥流水】上传分享，文档一共【17】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【四种焊后热处理方法总结计划 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。羃钢的热办理种类分为整体热办理和表面热办理两大类。常用的整体热办理有
退火,正火、淬火和回火;表面热办理可分为表面淬火与化学热办理两类。
膀正火
莄又称常化,是将工件加热至Ac3(Ac?是指加热时自由铁素体所有转变为奥氏体的终了温度)或
Accm(Accm是实质加热衷过共析钢完整奥氏体化的临界温度线)以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中
拿出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热办理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不一样点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因此正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提升。别的,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,所以生产中尽可能采纳正火来取代退火。
节
莁

正火的主要应用范围有:
①用于低碳钢,正火后硬度略高于退火,韧性也较好,可作为切削加工的预办理。
罿②用于中碳钢,可取代调质办理作为最后热办理,也可作为用感觉加热方法进行表面淬火前的预备
办理。
蒄③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等,可以消降或克制网状碳化物的形成,从而获取球化退火所需的
优异组织。
蚃
肃

④用于铸钢件,可以细化铸态组织,改进切削加工性能。
⑤用于大型锻件,可作为最后热办理,从而防范淬火时较大的开裂偏向。
螈⑥用于球墨铸铁,使硬度、强度、耐磨性获取提升,如用于制造汽车、拖沓机、柴油机的曲轴、连
杆等重要零件。
螈⑦过共析钢球化退火行进行一次正火,可除掉网状二次渗碳体,以保证球化退火时渗碳体所有球粒
化。
肄正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+二次渗碳体,且为不连续。
薁正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似,但冷却速度稍大,组织较细。有些临界冷却速
度(见淬火)很小的钢,在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体,这种办理不属于正火性质,而称
为空冷淬火。与此相反,一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件,即使在水中淬火也不可以获取
马氏体,淬火的成效凑近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不用像退火那样使工件随炉冷却,占
用炉子时间短,生产效率高,所以在生产中一般尽可能用正火取代退火。%的低碳
钢,正火后达到的硬度适中,比退火更便于切削加工,一般均采纳正火为切削加工作准备。对含碳量为
~%的中碳钢,正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这种钢制作的轻载荷零件,正火还可
以作为最后热办理。高碳工具钢和轴承钢正火是为了除掉组织中的网状碳化物,为球化退火作组织准备。
螁一般结构零件的最后热办理,因为正火后工件比退火状态拥有更好的综合力学性能,对于一些受力不大、性能要求不高的一般结构零件可将正火作为最后热办理,以减少工序、节约能源、提升生产效率。其余,对某些大型的或形状较复杂的零件,当淬火有开裂的危险时,正火常常可以取代淬火、回火办理,作为最后热办理。
袈正火是将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适合时间后,在静止的空气中冷却的热办理工艺
称为正火。正火的主要目的是细化组织,改进钢的性能,获取凑近均衡状态的组织。
蒅正火与退火工艺对比,其主要差异是正火的冷却速度稍快,所以正火热办理的生产周期短。故退火
与正火相同能达到零件性能要求时,尽可能采纳正火。大多数中、低碳钢的坯料一般都采纳正火热办理。
一般合金钢坯料常采纳退火,若用正火,因为冷却速度较快,使其正火后硬度较高,不利于切削加工。
芃
回火
薀是将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下,保温1到2小时后冷却的工艺。回火常常是与淬火相伴,
并且是热办理的最后一道工序。经过回火,钢的组织趋于稳固,淬火钢的脆性降低,韧性与塑性提升,除掉也许减少淬火应力,稳固钢的形状与尺寸,防范淬火零件变形和开裂,高温回火还可以改进切削加工性能。
羈依照加热温度不一样,回火分为:
袆
低温回火加热温度150-200℃。淬火产生的马氏体保持不变,但是钢的脆性降低,
淬火应力降低。主要用于工具、转动轴承、渗碳零件和表面淬火零件等要求高硬度的零件。
中温回火加热温度
350-500℃。回火组织为针状铁素体和细粒状渗碳体(FeC)的混杂物,称
为回火屈氏体。中温回火能获取较高的弹性极限和韧性,主要用于弹簧和热作磨具回火。高
温回火加热温度
500-600℃。淬火加高温回火的连续工艺称为调质办理。高温回火组织为多
边形的铁素体(
ferrite)和细粒状渗碳体(FeC)的混杂组织,称为回火索氏体。高温回火
为了获取强度、硬度和塑性韧性等性能的均衡状态,
主要用于重要结构零件的热办理,
如轴、
齿轮、曲轴等。
螀回火一般紧接着淬火进行,其目的是:
(a)除掉工件淬火时产生的残留应力,防范变形和开裂;
(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性,达到使用性能要求;
(c)稳固组织与尺寸,保证精度;
(d)改进和提升加工性能。所以,回火是工件获取所需性能的最后一道重要工序。
肇按回火温度范围,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
(1)低温回火
蒃工件在250℃以下进行的回火。
袀目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性,降低淬火残留应力和脆性
膀回火后获取回火马氏体,指淬火马氏体低温回火时获取的组织。
芈力学性能:58~64HRC,高的硬度和耐磨性。
袄应用范围:刃具、量具、模具、转动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
(2)中温回火
衿工件在250~500℃之间进行的回火。
芇目的是获取较高的弹性和信服点,适合的韧性。回火后获取回火托氏体,指马氏体回火时形成的铁
素体基体内分布着极其渺小球状碳化物(或渗碳体)的复相组织。
芅力学性能:35~50HRC,较高的弹性极限、信服点和必定的韧性。
肀应用范围:弹簧、锻模、冲击工具等。
(3)高温回火
莇工件在500℃以长进行的回火。
莂目的是获取强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。
螂回火后获取回火索氏体,指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着渺小球状碳化物(包含渗碳体)
的复相组织。
蒇力学性能:200~350HBS,较好的综合力学性能。
蒇应用范围:广泛用于各种较重要的受力结构件,如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。
螃工件淬火并高温回火的复合热办理工艺称为调质。
感觉淬火件早先热办理。

调质不但作最后热办理,

也可作一些精美零件或
45钢正火和调质后性能比较见下表所示。
45钢(φ20mm~φ40mm)正火和调质后性能比较
薇热办理
羂力学性
艿力学
膄力学性能
能
蚇力学性能
薅组织
方法
性能
羇δ×1
荿σb/Mpa螇Ak/J羅HBS
00
袇15~2
膂40~6
蝿索氏体+铁
膁正火
肀700~800
4
袃163~220
0
素体
芁20~2
薈64~9
袇调质
薃750~850
羆210~250
羄回火索氏体
5
6
羃钢淬火后在300℃左右回火时,易产生不行逆回火脆性,为防范它,一般不在250~350℃范围内回
火。
莇含铬、镍、锰等元素的合金钢淬火后在500~650℃回火,缓冷易产生可逆回火脆性,为防范它,
小零件可采纳回火时快冷;大零件可采纳含钨或钼的合金钢。
肆将淬火成马氏体的钢加热到临界点A1以下某个温度,保温适合时间,再冷到室温的一种热办理工
艺。回火的目的在于除掉淬火应力,使钢的组织转变为相对稳固状态。在不降低或适合降低钢的硬度和
强度的条件下改进钢的塑性和韧性,以获取所希望的性能。中碳和高碳钢淬火后平时硬度很高,但很脆,
一般需经回火办理才能使用。钢中的淬火马氏体,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,拥有体心正方结构,
其正方度c/a随含碳量的增添而增大(c/a=1+%C)。马氏体组织在热力学上是不稳固的,有向稳固组织过渡的趋向。好多钢淬火后还有必定量的残留奥氏体,也是不稳固的,回火过程中将发生转变。因
此,回火过程实质上是在必定温度范围内加热粹火钢,使钢中的热力学不稳固组织结构向稳固状态过渡的复杂转变过程。转变的内容和形式则视淬火钢的化学成分和组织,以及加热温度而有所不一样(见马氏体相变)
莅碳钢的回火过程
蒁淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包含马氏体分解,析出、转变、齐聚和长大,铁素体回复和再结晶,残留奥氏体分解等四类反应。低、中碳钢回火过程中的转变表示地归纳在图1中。依据它们的反应温度,可描述为互相交叠的四个阶段。

碳化物的
莀
第一阶段回火(250
℃以下)马氏体在室温是不稳固的
,填隙的碳原子可以在马氏体内进行缓慢的移
动,产生某种程度的碳偏聚。跟着回火温度的高升,马氏体开始分解
,在中、高碳钢中积淀出
ε-碳化物
(图
2),马氏体的正方度减小。高碳钢在
50~100℃回火后观察到的硬度增高现象,就是因为
ε-碳化
物在马氏体中产生积淀硬化的结果(见脱溶)
。ε-碳化物拥有密排六方结构,呈狭条状或细棒状,和基
体有必定的取向关系。初生的
ε-碳化物很可能和基体保持共格。在
250℃回火后,马氏体内仍保持含碳
%。%
的马氏体在200℃以下回火时不发生
ε-碳化物积淀,只有碳的偏聚,而在更高
的温度回火则直接分解出渗碳体。回火
膆第二阶段回火(200~300℃)残留奥氏体转变。回火到200~300℃的温度范围,淬火钢中本来没有
完整转变的残留奥氏体,此时将会发生分解,形成贝氏体组织。在中碳和高碳钢中这个转变比较明显。
%的碳钢和低合金钢,因为残留奥氏体量极少,所以这一转变基本上可以忽视不计。
蒂第三阶段回火(200~350℃)马氏体分解完成,正方度消逝。ε-碳化物转变为渗碳体(Fe3C)。这一转
化是经过ε-碳化物的溶解和渗碳体重新形核长大方式进行的。最先形成的渗碳体和基体保持严格的取
向关系。渗碳体常常在ε-碳化物和基体的界面上、马氏体界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原始
奥氏体晶粒界上形核(图3)。形成的渗碳体开始时呈薄膜状,而后逐渐球化成为颗粒状的Fe3C。回火
膃第四阶段回火(350~700℃)渗碳体球化和长大,铁素体回复和再结晶。渗碳体从400℃开始球化,
℃此后发生集聚性长大。过程进行中,较小的渗碳体颗粒溶于基体,而将碳输送给选择生长的较大颗粒。位于马氏体晶界和原始奥氏体晶粒间界上的碳化物颗粒球化和长大的速度最快,因为在这些地域扩散简单得多。
腿铁素体在350~600℃发生回复过程。此时在低碳和中碳钢中,板条马氏体的板条内和板条界上的
位错经过合并和重新摆列,使位错密度显着降低,并形成和原马氏体内板条束亲近关系的长条状铁素体
晶粒。原始马氏体板条界可保持稳固到600℃;在高碳钢中,针状马氏体内孪晶消逝而形成的铁素体,此
时也依旧保持其针状面貌。在600~700℃间铁素体内发生明显的再结晶,形成了等轴铁素体晶粒。

此后,
Fe3C颗粒不停变粗,铁素体晶粒逐渐长大。
芆合金元素的影响
袃

对一般回火过程的影响合金元素硅能推延碳化物的形核和长大

,并有力地阻滞

ε-碳化物转变为渗
碳体;钢中加入

2%左右硅可以使

ε-碳化物保持到

400℃。在碳钢中,

马氏体的正方度于

300℃基本消逝,
而含

Cr、Mo、W、V、Ti

和

Si

等元素的钢

,在

450℃甚至

500℃回火后还可以保持必定的正方度。说明这些
元素能推延铁碳过饱和固溶体的分解。反之,

Mn和

Ni

促进这个分解过程(见合金钢)

。
蚁

合金元素对淬火后的残留奥氏体量也有很大影响。残留奥氏体环绕马氏体板条成细网络

;经

300℃
回火后这些奥氏体分解,在板条界产生渗碳体薄膜。残留奥氏体含量高时,这种连续薄膜很可能是造成
回火马氏体脆性(300~350℃)的原由之一。合金元素,特别是Cr、Si、W、Mo等,进入渗碳体结构内
渗碳体颗粒粗化温度由350~400℃提升到500~550℃,从而克制回火融化过程,同时也阻拦铁素体的晶
粒长大。

,把
袈特别碳化物和次僵硬化当钢中存在浓度足够高的强碳化物形成元素时,在温度为450~650℃范围
内,能取代渗碳体而形成它们自己的特别碳化物。形成特别碳化物时需要合金元素的扩散和再分配,而
这些元素在铁中的扩散系数比C、N等元素要低几个数目级。所以在形核长大前需要必定的温度条件。基
于相同原由,这些特别碳化物的长大速度很低。在450~650℃形成的高度弥散的特别碳化物,即使长远
回火后仍保持其弥散性。图4表示,在450~650℃之间合金碳化物的形成对基体产生增强作用,使钢的
硬度重新高升,出现峰值。这一现象称为次僵硬化。回火
莆钢在回火后的性能
芄
淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织;
钢的显微组织又随其化学成分、
淬火工艺及回火工
艺而异。碳钢在
100~250℃之间回火后能获取较好的力学性能。合金结构钢在
200~700℃之间回火后的
力学性能的典型变化如图
5所示。从图5可以看出,跟着回火温度的高升,钢的抗拉强度
σb单调降落;

先稍高升此后降低
;断面缩短率
ψ和伸长率δ不停改进;韧性(用断裂韧度K1c为指标)
总的趋向是上升,但在
300~400℃之间和500~550℃之间出现两个极小值,相应地被称为低温回火脆性
与高温回火脆性。所以,为了获取优异的综合力学性能,合金结构钢常常在三个不一样温度范围回火
:超高
强度钢约在200~300℃;弹簧钢在
460℃周边;调质钢在550~650℃回火。碳素及合金工具钢要求拥有
高硬度和高强度
,回火温度一般不超出
200℃。回火时拥有次僵硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等都
在500~650℃范围内回火。
莂回火脆性
羁低温回火脆性好多合金钢淬火成马氏体后在250~400℃回火中发生的脆化现象。已经发生的脆化
不可以用重新加热的方法除掉,所以又称为不行逆回火脆性。引起低温回火脆性的原由已作了大批研究。
广泛以为,淬火钢在250~400℃范围内回火时,渗碳体在原奥氏体晶界或在马氏体界面上析出,形成薄
壳,是以致低温回火脆性的主要原由。钢中加入必定量的硅,推延回火时渗碳体的形成,可提升发生低
温回火脆性的温度,所以含硅的超高强度钢可在300~320℃回火而不发生脆化,有益于改进综合力学性
能。
蒆高温回火脆性好多合金钢淬火后在500~550℃之间回火,或在600℃以上温度回火后以缓慢的冷却
速度经过500~550℃区间时发生的脆化现象。假如重新加热到600℃以上温度后迅速冷却,可以恢复韧
性,所以又称为可逆回火脆性。已经证明,钢中P、Sn、Sb、As等杂质元素在500~550℃温度向原奥氏体
晶界偏聚,以致高温回火脆性;Ni、Mn等元素可以和P、Sb等杂质元素发生晶界共同偏聚
(cosegregation),Cr元素则又促进这种共同偏聚,所以这些元素都加剧钢的高温回火脆性。相反,钼与
磷交互作用,阻拦磷在晶界的偏聚,可以减少高温回火脆性。稀土元素也有近似的作用。钢在600℃以
上温度回火后迅速冷却可以克制磷的偏析,在热办理操作中常用来防范发生高温回火脆性。
蚄
淬火
螀淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,获取马氏体或下贝氏体组织,而后配合以不一样
温度的回火,以大幅提升钢的强度、硬度、耐磨性、疲惫强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工
具的不一样使用要求。也可以经过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特别的物理、化学性能。
蝿淬火工艺
蒆将金属工件加热到某一适合温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中迅速冷却的金属热办理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提升金属工件的硬度及耐磨性,因此广泛
用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。经过淬火与不一样温度的回
火配合,可以大幅度提升金属的强度、韧性及疲惫强度,并可获取这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不一样的使用要求。别的淬火还可使一些特别性能的钢获取必定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提升其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将所有或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中迅速冷却,奥氏体即转变为马
氏体。与钢中其余组织对比,马氏体硬度最高。淬火时的迅速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到必定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此一定选择适合的冷却方法。依据冷却方法,淬火工艺
分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
肅淬火成效的重要要素,淬火工件硬度要乞降检测方法:
薂淬火工件的硬度
蒈淬火工件的硬度影响了淬火的成效。淬火工件一般采纳洛氏硬度计,测试HRC硬度。淬火的薄硬钢
板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。、浅层表面淬火工件和直径小于5mm
的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度。
薆在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要想法防范的。
膂因为淬火后金属硬而脆,产生的表面节余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,除掉冷裂纹的手段之一。
羀淬火对厚度、直径较小的零件使用比较适合,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在相同问题,此时应试虑在钢材中加入铬等合金来增添强度。
芇淬火是钢铁资料增强的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1),故钢件淬
火可以获取高硬度、高强度。但是,马氏体的脆性很大,加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力,因
而不宜直接应用,一定进行回火。
蚅表1钢中铁基固溶体的显微硬度值
蚃淬火工艺的应用
蚂淬火工艺在现代机械制造工业获取广泛的应用。机械中重要零件,特别在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火办理。为满足各种零件干差万其余技术要求,发展了各种淬火工艺。如,按接受
办理的部位,有整体、局部淬火和表面淬火;按加热时相变能否完整,有完整淬火和不完整淬火(对于亚
共析钢,该法又称亚临界淬火);按冷却时相变的内容,有分级淬火,等温淬火和欠速淬火等。
芀工艺过程包含加热、保温、冷却3个阶段。下边以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工艺参数选择
的原则。
螅淬火加热温度
肄以钢的相变临界点为依照,加热时要形成渺小、均匀奥氏体晶粒,淬火后获取渺小马氏体组织。碳
素钢的淬火加热温度范围如图1所示。
膀淬火加热温度
聿由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢,特别低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温
度以上30~50℃。从图上看,高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内,故称为完整淬火。如亚共析钢
加热温度高于Ac1、低于Ac3温度,则高温下部分先共析铁素体未完整转变为奥氏体,即为不完整(或亚
临界)淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30~50℃,这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。
因此过共析钢的正常的淬火仍属不完整淬火,淬火后获取马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态
拥有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢,若加热温度过高,先共析渗碳体溶解过多,甚至完整溶解,则
奥氏体晶粒将发生长大,奥氏体碳含量也增添。淬火后,粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增添,
微裂纹增加,零件的变形和开裂偏向增添;因为奥氏体碳浓度高,马氏体点降落,残留奥氏体量增添,
使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度拜见表2。
袅表2常用钢种淬火的加热温度
蒅实质生产中,加热温度的选摘要依据详尽状况加以调整。如亚共析钢中碳含量为下限,当装炉量较
多,欲增添零件淬硬层深度等时可采纳温度上限;若工件形状复杂,变形要求严格等要采纳温度下限。
袂淬火加热温度范围
袈淬火保温
羅淬火保温时间由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种要素确立。对整体
淬火而言,保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各种淬火,其保温时间最后取决于在要求淬火的地域获取优异的淬火加热组织。
袆加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获取的组织状态直接影响淬火后的性能。
件奥氏体晶粒控制在5~8级。

-般钢
莀淬火冷却
袁

要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变为低温亚稳相——马氏体,

冷却速度一定大于钢的临
界冷却速度。工件在冷却过程中,表面与心部的冷却速度有-定差异,假如这种差异足够大,则可能造成
大于临界冷却速度部分转变为马氏体,而小于临界冷却速度的心部不可以转变为马氏体的状况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要采纳冷却能力足够强的淬火介质,以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大,工件内部因为热胀冷缩不均匀造成内应力,可能使工件变形或开裂。因此要考虑上述两种矛盾要素,合理选择淬火介质和冷却方式。
肅冷却阶段不但零件获取合理的组织,达到所需要的性能,并且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的要点环节。
羃淬火冷却
肁淬火方式
蚀单介质淬火
肅工件在一种介质中冷却,如水淬、油淬。长处是操作简单,易于实现机械化,应用广泛。弊端是在
水中淬火应力大,工件简单变形开裂;在油中淬火,冷却速度小,淬透直径小,大型工件不易淬透。