常用的退火工藝有:
① 完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30~50℃,保溫一段時(shí)間,然后隨爐緩慢冷卻,在冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變,即可使鋼的組織變細(xì)。
② 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上20~40℃,保溫后緩慢冷卻,在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙睿瑥亩档土擞捕取?br />
③ 等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度,以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度,保溫適當(dāng)時(shí)間,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體,硬度即可降低。
④ 再結(jié)晶退火。用以消除金屬線(xiàn)材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現(xiàn)象(硬度升高、塑性下降)。加熱溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50~150℃ ,只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。
⑤ 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右,保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻,使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。
⑥ 擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化,提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下,將鑄件加熱到盡可能高的溫度,并長(zhǎng)時(shí)間保溫,待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。
⑦ 去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100~200℃,保溫后在空氣中冷卻,即可消除內(nèi)應(yīng)力。
淬火,金屬和玻璃的一種熱處理工藝。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度,隨即在水、油或空氣中急速冷卻,一般用以提高合金的硬度和強(qiáng)度。通稱(chēng)“蘸火”。將經(jīng)過(guò)淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度,保溫一段時(shí)間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理。鋼鐵工件在淬火后具有以下特點(diǎn):
① 得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡(即不穩(wěn)定)組織。
② 存在較大內(nèi)應(yīng)力。
③ 力學(xué)性能不能滿(mǎn)足要求。因此,鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過(guò)回火。
回火的作用在于:
① 提高組織穩(wěn)定性,使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。
② 消除內(nèi)應(yīng)力,以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。
③ 調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿(mǎn)足使用要求。
回火之所以具有這些作用,是因?yàn)闇囟壬邥r(shí),原子活動(dòng)能力增強(qiáng),鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進(jìn)行擴(kuò)散,實(shí)現(xiàn)原子的重新排列組合,從而使不穩(wěn)定的不平衡組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的平衡組織。內(nèi)應(yīng)力的消除還與溫度升高時(shí)金屬?gòu)?qiáng)度降低有關(guān)。一般鋼鐵回火時(shí),硬度和強(qiáng)度下降,塑性提高?;鼗饻囟仍礁撸@些力學(xué)性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼,在某一溫度范圍回火時(shí),會(huì)析出一些顆粒細(xì)小的金屬化合物,使強(qiáng)度和硬度上升。這種現(xiàn)象稱(chēng)為二次硬化。
回火要求:用途不同的工件應(yīng)在不同溫度下回火,以滿(mǎn)足使用中的要求。
① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進(jìn)行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大,內(nèi)應(yīng)力減小,韌性稍有提高。
② 彈簧在350~500℃下中溫回火,可獲得較高的彈性和必要的韌性。
③ 中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的零件通常在500~600℃進(jìn)行高溫回火,以獲得適宜的強(qiáng)度與韌性的良好配合。
淬火加高溫回火的熱處理工藝總稱(chēng)為調(diào)質(zhì)。
鋼在300℃左右回火時(shí),常使其脆性增大,這種現(xiàn)象稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性。一般不應(yīng)在這個(gè)溫度區(qū)間回火。某些中碳合金結(jié)構(gòu)鋼在高溫回火后,如果緩慢冷至室溫,也易于變脆。這種現(xiàn)象稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性。在鋼中加入鉬,或回火時(shí)在油或水中冷卻,都可以防止第二類(lèi)回火脆性。將第二類(lèi)回火脆性的鋼重新加熱至原來(lái)的回火溫度,便可以消除這種脆性。
一.鋼的退火
概念:將鋼加熱、保溫后緩慢冷卻,以獲得接近平衡組織的工藝過(guò)程。
1、完全退火
工藝:加熱Ac3以上30-50℃→保溫→隨爐冷到500度以下→空冷室溫。
目的:細(xì)化晶粒,均勻組織 ,提高塑韌性,消除內(nèi)應(yīng)力,便于機(jī)械加工。
2、等溫退火
工藝:加熱Ac3以上→保溫→快冷至珠光體轉(zhuǎn)變溫度→等溫停留→轉(zhuǎn)變?yōu)镻→出爐空冷;
目的:同上。但時(shí)間短,易控制,脫氧、脫碳小。(適用于過(guò)冷A比較穩(wěn)定的合金鋼及大型碳鋼件)。
3、球化退火
概念:是使鋼中的滲碳體球化的工藝過(guò)程。
對(duì)象:共析鋼和過(guò)共析鋼
工藝:
(1)等溫球化退火加熱Ac1以上20-30度→保溫→迅速冷卻到Ar1以下20度→等溫→隨爐冷至600度左右→出爐空冷。
(2)普通球化退火加熱Ac1以上20-30度→保溫→極緩慢冷卻至600度左右→出爐空冷。(周期長(zhǎng),效率低,不適用)。
目的:降低硬度、提高塑韌性,便于切削加工。
機(jī)理:使片狀或網(wǎng)狀滲碳體變成顆粒狀(球狀)
說(shuō)明:退火加熱時(shí),組織沒(méi)有完全A化,所以又稱(chēng)不完全退火。
4、去應(yīng)力退火
工藝:加熱到Ac1以下某一溫度(500-650度)→保溫→緩冷至室溫。
目的:消除鑄件、鍛件、焊接件等的殘余內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定工件尺寸。
二.鋼的回火
工藝:將淬火后的鋼重新加熱到A1以下某一溫度保溫,然后冷卻(一般空冷)至室溫。
目的:消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定工件尺寸,降低脆性,改善切削加工性能。
力學(xué)性能:隨著回火溫度的升高,硬度、強(qiáng)度下降,塑性韌性升高。
1、低溫回火:150-250℃ ,M回,減少內(nèi)應(yīng)力和脆性,提高塑韌性,有較高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滾動(dòng)軸承等。
2、中溫回火:350-500℃ ,T回,具有較高的彈性,有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧、鍛模等。
3、高溫回火:500-650℃ ,S回,具有良好的綜合力學(xué)性能。用于制作齒輪、曲軸等。
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