熱處理就是採用適當的方式對固態金屬或合金進行加熱,保溫和降溫,以獲得所要求的組織結構與效能的工藝.1)工件加熱升溫的目的
一般金屬材料在常溫下其內部組織有許多種.例如鋼在常溫下其內部有珠光體,鐵素體,馬氏體,上,下貝氏體等組織.隨著溫度的升高,當達到727℃或超過727℃時,就發生了組織轉變.常溫的組織開始轉變為高溫的組織,也就是向奧氏體轉變.轉變的溫度和數量隨材料種類不同而不同.如含碳量為0.77%的鋼,當溫度達到727℃時,就會由珠光體全部轉變為奧氏體.而含碳量為0.45%鋼則需要加熱到850℃時才全部轉變為奧氏體.工件加熱的目的就是讓金屬材料由低溫組織轉變為高溫組織.如果材料里加入其它合金元素,其組織轉變就會變得更加複雜,所以說確定材料種類對確定熱處理工藝非常重要.
2)保溫的目的
金屬材料隨著溫度的升高超過臨界溫度就會發生組織轉變.但是轉變數量的多少同加熱溫度,加熱速度和工件幾何尺寸等因素有關.工件加熱到確定溫度後,還要使工件表面溫度和工件心部溫度一樣,也就是表面組織轉變和心部組織轉變一樣.因為工件燒透和組織轉變都需要一定時間的,所以工件到溫度後要進行保溫.
3)降溫的目的
將高溫下獲得的內部是奧氏體組織的工件以不同的冷卻速度冷卻到室溫,可以獲得不同的金屬組織.因為金屬材料內部組織不同,它的機械效能是不一樣的,所以可以根據不同技術要求而選擇不同的冷卻速度,獲得我們所要求的組織和效能.
1)退火
目的:細化晶粒,降低硬度,提高塑性,消除內應力,改善材料切削加工效能,併為以後淬火作好組織準備.
具體工藝有:完全退火,等溫退火,球化退火,去應力退火.
退火工藝操作:為使工件退火後能獲得一個平衡的組織,對溫度下降速度有嚴格要求,必須緩慢降溫.用45號鋼製作的工件進行退火工藝作一介紹:首先選用加熱裝置,制訂退火工藝,把工件裝爐升溫,適當保溫後降溫.工件在爐內的降溫要求非常慢,隨著爐子的溫度下降而降溫,如將工件降到室溫,需要幾天或十幾天的時間.
2)正火:
目的:細化晶粒,降低硬度,提高塑性,消除內應力,改善切削加工效能,併為最終熱處理作好組織準備.
正火工藝操作:亞共析鋼加熱溫度為Ac3以上30~50℃,過共析鋼加溫度在Accm以上30~50℃.工件經過充分的保溫使其獲得單一的奧氏體組織後,把工件從高溫爐內取出,放在車間靜止的空氣當中冷卻.這種冷卻方法叫空冷.以同學們製作的錘子為例.把它放在爐內,將爐溫升到850℃進行充分保溫後,馬上將工件從爐內取出,拿到車間內的空氣中冷卻,它的冷卻速度要比退火的冷卻速度快得多,所以獲得的組織比較細密,硬度有所提高,切削加工效能也能得到提高.
3)淬火
目的:為了使工件獲得馬氏體組織,從而使工件的強度,硬度,耐磨性等力學效能提高.
首先根據工件所用具體材料制定出操作工藝,然後根據工件的技術要求選擇加熱和淬火裝置.常用加熱裝置有:箱式電阻爐,鹽浴爐,氣體保護爐,高頻爐,油爐,真空爐等裝置.
淬火工藝方法:整體加熱淬火,區域性淬火,表面淬火,分級淬火等.以45號鋼的錘子為例介紹淬火處理.首先選用合適的加熱裝置,用4KW箱式電阻爐.加熱的目的就是要使工件內部組織獲得奧氏體,加熱溫度為850℃.在此溫度下保溫20分鐘使其轉變充分.然後將工件出爐放入水中快速冷卻降溫,在非常快的冷卻速度下奧氏體才能轉變為馬氏體.冷卻時間約為幾秒鐘.如果冷卻速度慢了,工件在冷卻過程中就可能發生其它組織轉變,而無法獲得馬氏體這種組織,也就無法使工件達到所要求的力學效能.只有冷卻速度大於這種材料的臨界冷卻速度,才能轉變為馬氏體,否則就會在冷卻過程中發生其它組織轉變.而對於合金鋼來講,由於材料里加入了各種不同的合金元素,不但改善了材料的各種力學效能,同時也提高了獲得馬氏體的能力.所以合金鋼在冷卻速度較慢的機油中進行冷卻,也可以獲得馬氏體.合金鋼採用的冷卻速度比碳鋼的冷卻速度更緩慢,還可以減少材料的內應力.內應力達到一定極限,就會使工件產生變形和開裂,使工件報廢.由於淬火是最後一道工序,如出現產品質量問題所造成的損失是很大的.根據材料不同,常用淬火介質有三大類:一種是水,碳鋼常用;一種是20號機油,主要用於合金鋼;另一種為化學試劑,常用於特殊材料的淬火冷卻用.
根據工件不同技術要求還可採用其它操作方法來達到各種力學效能,如鉗工用的手鋸條.手鋸條在使用時經常出現斷裂,而且主要發生在鋸條的中間部位.按理說,鋸條兩端有孔的位置受力最大,為什麼端部不斷裂.這主要是透過不同的熱處理方法,使同一工件在不同部位獲得不同的內部組織和不同的機械效能所反映的現象.為了保證鋸條具有良好的效能,中間部的硬度和強度非常高,但是很脆.工作時鋸條變形量超過極限,就會出現斷裂.而兩頭鑽孔部位經過回火後,又把高的硬度和強度降低下來,它的韌性和塑性得到提高,所以有一點變形也不會出現斷裂.這樣在一個工件上可體現不同的力學效能.
4)回火
目的:降低工件淬火後的脆性,消除在快速冷卻過程中產生的內應力,使組織趨於穩定,獲得要求的機械效能.
具體工藝方法:回火工藝根據回火溫度的不同,常見的有3種:
低溫回火:加熱溫度為150~250℃之間,在保證工件高硬度等技術要求前提下,儘量降低材料內部的脆性和內應力.同學製作的錘子在經過淬火後就要進行低溫回火處理.採用低溫回火的典型工件還有:鑽頭,鋸條,齒輪,銼刀,軸承等.
中溫回火:加熱溫度為300~450℃之間,為使工件獲得較好的彈性和一定的韌性和硬度.此工藝常用於熱鍛模和彈簧工件.如有的彈簧件在受力的情況下發生變形.有時出現斷裂或載荷卸去之後,形狀沒有回到原來的狀態.這些現象說明彈簧件的熱處理質量沒有達到技術要求.
高溫回火:加熱溫度為500~650℃.淬火+高溫回火在機械工業中又叫調質熱處理.透過調質處理可使鋼獲得較好的綜合的力學效能.主要用於受力複雜工件,如軸類,曲軸,齒輪類等重要的機械零部件.
熱處理就是採用適當的方式對固態金屬或合金進行加熱,保溫和降溫,以獲得所要求的組織結構與效能的工藝.1)工件加熱升溫的目的
一般金屬材料在常溫下其內部組織有許多種.例如鋼在常溫下其內部有珠光體,鐵素體,馬氏體,上,下貝氏體等組織.隨著溫度的升高,當達到727℃或超過727℃時,就發生了組織轉變.常溫的組織開始轉變為高溫的組織,也就是向奧氏體轉變.轉變的溫度和數量隨材料種類不同而不同.如含碳量為0.77%的鋼,當溫度達到727℃時,就會由珠光體全部轉變為奧氏體.而含碳量為0.45%鋼則需要加熱到850℃時才全部轉變為奧氏體.工件加熱的目的就是讓金屬材料由低溫組織轉變為高溫組織.如果材料里加入其它合金元素,其組織轉變就會變得更加複雜,所以說確定材料種類對確定熱處理工藝非常重要.
2)保溫的目的
金屬材料隨著溫度的升高超過臨界溫度就會發生組織轉變.但是轉變數量的多少同加熱溫度,加熱速度和工件幾何尺寸等因素有關.工件加熱到確定溫度後,還要使工件表面溫度和工件心部溫度一樣,也就是表面組織轉變和心部組織轉變一樣.因為工件燒透和組織轉變都需要一定時間的,所以工件到溫度後要進行保溫.
3)降溫的目的
將高溫下獲得的內部是奧氏體組織的工件以不同的冷卻速度冷卻到室溫,可以獲得不同的金屬組織.因為金屬材料內部組織不同,它的機械效能是不一樣的,所以可以根據不同技術要求而選擇不同的冷卻速度,獲得我們所要求的組織和效能.
1)退火
目的:細化晶粒,降低硬度,提高塑性,消除內應力,改善材料切削加工效能,併為以後淬火作好組織準備.
具體工藝有:完全退火,等溫退火,球化退火,去應力退火.
退火工藝操作:為使工件退火後能獲得一個平衡的組織,對溫度下降速度有嚴格要求,必須緩慢降溫.用45號鋼製作的工件進行退火工藝作一介紹:首先選用加熱裝置,制訂退火工藝,把工件裝爐升溫,適當保溫後降溫.工件在爐內的降溫要求非常慢,隨著爐子的溫度下降而降溫,如將工件降到室溫,需要幾天或十幾天的時間.
2)正火:
目的:細化晶粒,降低硬度,提高塑性,消除內應力,改善切削加工效能,併為最終熱處理作好組織準備.
正火工藝操作:亞共析鋼加熱溫度為Ac3以上30~50℃,過共析鋼加溫度在Accm以上30~50℃.工件經過充分的保溫使其獲得單一的奧氏體組織後,把工件從高溫爐內取出,放在車間靜止的空氣當中冷卻.這種冷卻方法叫空冷.以同學們製作的錘子為例.把它放在爐內,將爐溫升到850℃進行充分保溫後,馬上將工件從爐內取出,拿到車間內的空氣中冷卻,它的冷卻速度要比退火的冷卻速度快得多,所以獲得的組織比較細密,硬度有所提高,切削加工效能也能得到提高.
3)淬火
目的:為了使工件獲得馬氏體組織,從而使工件的強度,硬度,耐磨性等力學效能提高.
首先根據工件所用具體材料制定出操作工藝,然後根據工件的技術要求選擇加熱和淬火裝置.常用加熱裝置有:箱式電阻爐,鹽浴爐,氣體保護爐,高頻爐,油爐,真空爐等裝置.
淬火工藝方法:整體加熱淬火,區域性淬火,表面淬火,分級淬火等.以45號鋼的錘子為例介紹淬火處理.首先選用合適的加熱裝置,用4KW箱式電阻爐.加熱的目的就是要使工件內部組織獲得奧氏體,加熱溫度為850℃.在此溫度下保溫20分鐘使其轉變充分.然後將工件出爐放入水中快速冷卻降溫,在非常快的冷卻速度下奧氏體才能轉變為馬氏體.冷卻時間約為幾秒鐘.如果冷卻速度慢了,工件在冷卻過程中就可能發生其它組織轉變,而無法獲得馬氏體這種組織,也就無法使工件達到所要求的力學效能.只有冷卻速度大於這種材料的臨界冷卻速度,才能轉變為馬氏體,否則就會在冷卻過程中發生其它組織轉變.而對於合金鋼來講,由於材料里加入了各種不同的合金元素,不但改善了材料的各種力學效能,同時也提高了獲得馬氏體的能力.所以合金鋼在冷卻速度較慢的機油中進行冷卻,也可以獲得馬氏體.合金鋼採用的冷卻速度比碳鋼的冷卻速度更緩慢,還可以減少材料的內應力.內應力達到一定極限,就會使工件產生變形和開裂,使工件報廢.由於淬火是最後一道工序,如出現產品質量問題所造成的損失是很大的.根據材料不同,常用淬火介質有三大類:一種是水,碳鋼常用;一種是20號機油,主要用於合金鋼;另一種為化學試劑,常用於特殊材料的淬火冷卻用.
根據工件不同技術要求還可採用其它操作方法來達到各種力學效能,如鉗工用的手鋸條.手鋸條在使用時經常出現斷裂,而且主要發生在鋸條的中間部位.按理說,鋸條兩端有孔的位置受力最大,為什麼端部不斷裂.這主要是透過不同的熱處理方法,使同一工件在不同部位獲得不同的內部組織和不同的機械效能所反映的現象.為了保證鋸條具有良好的效能,中間部的硬度和強度非常高,但是很脆.工作時鋸條變形量超過極限,就會出現斷裂.而兩頭鑽孔部位經過回火後,又把高的硬度和強度降低下來,它的韌性和塑性得到提高,所以有一點變形也不會出現斷裂.這樣在一個工件上可體現不同的力學效能.
4)回火
目的:降低工件淬火後的脆性,消除在快速冷卻過程中產生的內應力,使組織趨於穩定,獲得要求的機械效能.
具體工藝方法:回火工藝根據回火溫度的不同,常見的有3種:
低溫回火:加熱溫度為150~250℃之間,在保證工件高硬度等技術要求前提下,儘量降低材料內部的脆性和內應力.同學製作的錘子在經過淬火後就要進行低溫回火處理.採用低溫回火的典型工件還有:鑽頭,鋸條,齒輪,銼刀,軸承等.
中溫回火:加熱溫度為300~450℃之間,為使工件獲得較好的彈性和一定的韌性和硬度.此工藝常用於熱鍛模和彈簧工件.如有的彈簧件在受力的情況下發生變形.有時出現斷裂或載荷卸去之後,形狀沒有回到原來的狀態.這些現象說明彈簧件的熱處理質量沒有達到技術要求.
高溫回火:加熱溫度為500~650℃.淬火+高溫回火在機械工業中又叫調質熱處理.透過調質處理可使鋼獲得較好的綜合的力學效能.主要用於受力複雜工件,如軸類,曲軸,齒輪類等重要的機械零部件.