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钢材的热处理方法和特性

时间:2010-08-02 13:27:14  来源:热处理论坛  作者:
均质退火处理
简称均质化处理(Homogenization),系利用在高温进行长时间加热,使内部的化学成分充分扩散,因此又称为『扩散退火』。加热温度会因钢材种类有所差异,大钢锭通常在12001300之间进行均质化处理,高碳钢在11001200之间,而一般锻造或轧延之钢材则在10001200间进行此项热处理。 
完全退火处理
完全退火处理系将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50、过共析钢加热至Ac1温度以上50左右的温度范围,在该温度保持足够时间,使成为沃斯田体单相组织(亚共析钢)或沃斯田体加上雪明碳体混合组织后,在进行炉冷使钢材软化,以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。
球化退火处理 
球化退火主要的目的,是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状,使改善钢材之切削性能及加工塑性,特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。常见的球化退火处理包括:(1)在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次,使A1变态所析出的雪明碳铁,继续附着成长在上述球化的碳化物上;(2)加热至钢材A3Acm温度上方,始碳化物完全固溶于沃斯田体后急冷,再依上述方法进行球化处理。使碳化物球化,尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂,亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。 
软化退火处理
软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600650范围内(A1温度下方),维持一段时间之后空冷,其主要目的在于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性,以便能再进一步加工。此种热处理方法常在冷加工过程反复实施,故又称之为制程退火。大部分金属在冷加工后,材料强度、硬度会随着加工量渐增而变大,也因此导致材料延性降低、材质变脆,若需要再进一步加工时,须先经软化退火热处理才能继续加工。
弛力退火处理 
弛力退火热处理主要的目的,在于清除因锻造、铸造、机械加工或焊接所产生的残留应力,这种残存应力常导致工件强度降低、经久变形,并对材料韧性、延展性有不良影响,因此弛力退火热处理对于尺寸经度要求严格的工件、有安全顾虑的机械构件事非常重要的。弛力退火的热处理程序系将工件加热到A1点以下的适当温度,保持一段时间(不需像软化退火热处理那么久)后,徐缓冷却至室温。特别需要注意的是,加热时的速度要缓慢,尤其是大型对象或形状复杂的工件更要特别注意,否则弛力退火的成效会大打折扣。 
正常化处理 
正常化热处理有两个重要的功用,一是使工件结晶粒微细化而改善材料机械性质;另一个目的是调节轧延或铸造组织中碳化物的大小或分布状态,以利后续热处理时碳化物容易固溶于材质,以便提升材料切削性,并使材质均匀化。正常化热处理的热处理程序,系将工件加热至A3(亚共析钢)或Acm(过共析钢)点温度以上3060的高温(此即为正常化温度)保持一段时间,材质成为均匀沃斯田体后,静置于空气中使之冷却。正常化时间的估算,可以每25mm厚度持温30分钟来估算需持温时间。正常化热处理又可分为二段正常化、恒温正常化及二次正常化等多种改良式正常化热处理。
淬火处理 
淬火处理的主要目的是将钢材急速冷却以便获得硬度极大的麻田散体组织。钢的淬火处理有三个要件,缺一不可,分别是:(1)在沃斯田体区域内加热一段时间(即沃斯田体化);(2)冷却时要能避开Ar’(波来体)变态;及(3)使钢材产生麻田散体或变韧体而硬化。 
淬火处理可分为两个程序来实施,一是加热;一是冷却。通常加热温度又称为淬火温度或沃斯田体化温度,依热处理钢材的不同而有所差异。亚共析钢的淬火温度在Ac3温度以上3060范围内,共析钢及过共析钢的淬火温度则是加热至Ac1温度以上3060温度范围内。冷却时要分两个阶段来冷却,钢从加热炉取出的钢件,一直冷却到Ar’’变态前的临界区域,要尽量迅速冷却;在Ar’’以下的温度区域则需采缓慢冷却的方式,否则易造成钢材的淬裂或淬火变形,此温度区域又称为危险区域。 
回火处理 
一般回火处理常继在淬火处理之后实施,以便消除淬火处理之不良影响而保留并发挥淬火之功效,其主要目的是使淬火生成的组织变态或析出更加安定(使形成回火麻田散体),减少残留应力并改善相关机械性质(提升材料延展性)。回火温度不同,会产生不同的机械强度与延展性组合,一般回火温度大多在600以下,因为更高的回火温度,任何钢材都会呈现急速软化的趋势,此时碳化物逐渐凝聚而球化、肥粒体会再结晶而成长为连续基地,是软化的主要原因。 
回火脆性   
回火处理要避开几个会产生回火脆性的温度范围,这些脆化温度范围视钢材种类而有所不同,包括:(1270350脆化(又称低温回火脆性或A脆性),大多数的碳钢及低合金钢,都在此温度范围内发生脆化现象;(2400550脆化,通常构造用合金钢在此温度范围内会产生脆化现象;(3475脆化(特别指Cr含量超过13%的肥粒体系不锈钢);(4500570脆化,针对工具钢或高速钢在此温度范围加热,会析出分布均匀的碳化物,产生二次硬化效果,但也易导致脆性。 
麻淬火处理 
麻淬火处理的主要目的,在降低淬火时工件内外温度的巨大差异,并使于较低温度时工件内外一起产生麻田散体变态,可避免淬火破裂,并使淬火变形量降至最低而无损任何淬火硬度。其主要操作程序系将钢材淬入至温度在Ms点微上之热浴中,短暂持温使工件内外温度相同后,再提出空冷,使工件形成麻田散体变态的热处理方法。 
麻回火处理 
麻回火处理是将钢材淬入MsMf温度范围之间的热浴,经过长时间持温后,使过冷合金沃斯田体一部分变态成麻田散体,一部分变态成下变韧体。此种热处理后,可不必再行回火处理,且可降低一般淬火回火之急剧程度;其最终组织为回火麻田散体及变韧体之混合,因此拥有高硬度和高韧性的组合。主要的缺点是需要保持恒温的时间甚久,在工业应用上较不经济。
沃斯回火处理 
沃斯回火处理是一种较为特殊的热处理方法,主要程序是将钢材淬入温度介于S曲线鼻部与Ar’’Ms点)温度之间的热浴,直到过冷沃斯田体完全变态成变韧体才取出空冷的一种热处理方法,亦称为变韧淬火,它不需要再行回火处理。沃斯回火的最大特色是可得高硬度、高韧性兼具的材质,一般而言,变态温度愈高,强硬度愈低,但可增进低温韧性;变态温度愈接近Ms温度,所得之强度、硬度皆大增,且伸长率及断面收缩率亦大增,颇适合小型工件之大量生产。
1.退火能够改变钢的组织结构,从而获得我们所要求的性能.(1).加热时的组织转变:其转变过程是在铁素体与渗碳体分界面处优先形成奥氏体晶核,并不断长大,直到珠光体全部消失,奥氏体也就转变完毕.(2).冷却时的组织转变:由于退火的冷却速度很缓慢,奥氏体转变产物与Fe-Fe3C的组织相同,因而共析钢为珠光体;亚共析钢为珠光体加铁素体;过共析钢为珠光体加渗碳体
2.淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体
 3.回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低,而塑性、韧性提高。淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织,加热就会发生转变。随着温度升高,碳原子逐渐以渗碳体的形式析出,引起组织转变。最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上,形成各种回火组织。
(1).钢的退火 
退火是生产中常用的预备热处理工艺。大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火后,可消除铸、锻及焊件的内应力与成分的组织不均匀性;能改善和调整钢的力学性能,为下道工序作好组织准备。对性能要求不高、不太重要的零件及一些普通铸件、焊件,退火可作为最终热处理。 
钢的退火是把钢加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡组织的热处理工艺。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。 
钢的退火工艺种类颇多,按加热温度可分为两大类:一类是在临界温度(Ac3Ac1)以上的退火,也称为相变重结晶退火。包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等;另一类是在临界温度(Ac1)以下的退火,也称低温退火。包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。
(2).钢的淬火与回火   
钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火,即可消除(或减轻)淬火内应力,又能得到强度、硬度和韧性的配合,满足不同的要求。所以,淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。 
2.1 钢的淬火 
淬火是将钢加热到临界点以上,保温后以大于临界冷却速度(Vc)冷却,以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
2.2 钢的回火 
回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后,以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序,同时决定了钢在使用状态下的组织和性能,关系着工件的使用寿命,故是关键工序。 
回火的主要目的是减少或消除淬火应力;保证相应的组织转变,使工件尺寸和性能稳定;提高钢的热性和塑性,选择不同的回火温度,获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合,以满足不同工件的性能要求。
正火:将钢加热到一定温度后空冷处理 
退火:将钢加热到一定温度后炉冷处理 
淬火:将钢加热到一定温度后水冷或油冷处理 
回火:将淬火过的钢重新加热到一个温度冷却 
答:烤蓝只是将零件用水润湿了以后用火烧的,注意水最好是纯净的如果不纯就会出现斑纹,如钢锯条的两端自己抛光的话最好去买几张细的水砂纸,蘸上水后往一个方向打磨,千万不要往复的磨,并且要有耐心,用力要适中且均匀在火上烤时温度不要过高,变色为止,否则弹匣会退火,在煤气上炉烤也可以,但气体不纯易变色得重来。颜色是烧铁的色 放进沸腾的浓肥皂溶液里泡十分钟,(皂化) 最后浸热油即可.Bluing 名为烤蓝,其实是用化学药品如硝酸钠之类在高温下将金属表面氧化,形成比较能抗锈蚀的保护层。根据金属材质的不同(碳钢、不锈钢、铝合金)、化学药品的不同、施工程序的不同(温度控制、事前喷沙处理等)会产生不同的颜色,最普遍的是非常接近黑色的深蓝黑色。

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