钢材热处理工艺
常用的三把火:退火---淬火---回火
1、淬火
是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后很快放入淬火剂中,使其温度骤然降低,以大于临界冷却速度的速度急速冷却,而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。
目的:能增加钢的强度和硬度,但要减少其塑性。
淬火中常用的淬火剂有:水、油、碱水和盐类溶液等。
2、正火
是将钢加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法。
目的:能消除过共析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格,提高综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
3、回火
将已经淬火的钢重新加热到一定温度,再用一定方法冷却称为回火。
目的:是消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能。
回火分为:高温回火、中温回火和低温回火三类。
4、退火
将钢加热到一定温度并保温一段时间,然后使它慢慢冷却,称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度,经过保温后缓慢冷却的热处理方法。
目的:是为了消除组织缺陷,改善组织使成分均匀化以及细化晶粒,提高钢的力学性能,减少残余应力;同时可降低硬度,提高塑性和韧性,改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力,又为后续工序作好准备,故退火是属于半成品热处理,又称预先热处理。
5、调质处理
淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能。一般在hb200—350之间,应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
6、表面处理
为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性,常对其进行适当的表面处理。
1)、塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法,镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力,能长久保持金属光泽,在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000hv,因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性,在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。
2)、渗氮具有处理温度低(一般为550~570℃),模具变形甚微和渗层硬度高(可达1000~1200hv)等优点,因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能,用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。
方法还有:氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛,pvd、cvd法沉积硬质膜或超硬膜等。
7、碳氮共渗
是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化,目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。
中温气体碳氮共渗的主要目的:是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度。
低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的:是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
8、固溶处理
将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型。
9、时效
为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,常在低温回火后(低温回火温度150-250℃)精加工前,把工件重新加热到100-150℃,保持5-20小时,这种为稳定精密制件质量的处理。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要。合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。
10、时效处理
指合金工件经固溶处理,冷塑性变形或铸造,锻造后,在较高的温度放置或室温保持其性能,形状,尺寸随时间而变化的热处理工艺。
自然时效是将铸件置于露天场地半年以上,便其缓缓地发生形,从而使残余应力消除或减少。
人工时效是将铸件加热到550~650℃进行去应力退火,它比自然时效节省时间,残余应力去除较为彻底。
目的:消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等。在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度。
一般铝合金,自然时效时,屈服强度稍低而耐蚀性较好,采用人时效时,合金屈服强度较高而伸长率和耐蚀性都降低。对于铝-锌-镁-铜系合金入lc4则相反,当采用人工时效时,合金耐蚀性比自然时效好。
11、钎焊:用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。