金属材料处理办法

金属材料热处理方法有几种？各有什么特点？金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。(1)退火处理退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。①完全退火是把钢材加热到Ac3(此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20?30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400?500(，然后在空气中冷却。完全退火适用于含碳量小于0.83%的铸造、锻造和焊接件。目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。②低温退火是一种消除内应力的退火方法。对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500?600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。③正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。正火时钢的加热温度为753?900°C。(2)淬火及回火处理淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。①淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58?64范围内。适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。回火温度为150?250匸。②淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。适合于各种弹簧、锻模及耐冲击工具等。回火温度为350?500，淬火后回火得到的钢材硬度为HRC35?45。③淬火后高温回火这种回火温度处理通常称之为调质处理。回火温度为500?650℃，材料的硬度为HRC25?35。调质处理广泛应用在齿轮与轴的机械加工工艺中，以使零件在塑性、韧性和强度方面有较好的综合性能。表面淬火是使零件的表面有较髙的硬度和耐磨性，而零件的内部（心部）有足够的塑性和韧性。如承受动载荷及摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、曲轴颈等，均应进行表面淬火处理。表面淬火用钢材的含碳量应大于35%，如45、40Cr、40Mn2等钢材，都比较适合表面淬火。表面谇火的方法可分为表面火焰淬火和表面髙频淬火。a.表面火焰淬火是用高温的氧-乙块火焰，把零件表面加热到Ac3线以上温度，然后用水喷射到髙温零件表面，则得到较髙的零件表面硬度。这种方法主要用于大型齿轮、轴和辊的表面处理。b.表面髙频淬火是利用高频感应电流使淬火零件表面迅速加热，然后立即喷水冷却。髙频加热零件表面温度为Ac3?+(100?150)C,原零件原始组织要求细致均勾，同时应预先经正火或调质处理，淬火后的回火应采用低温回火或自回火。高频淬火用以提髙零件的表面硬度，目前应用较多。因为这种热处理方法不易使零件氧化和脱碳，变形小，零件表面可获得较好的力学性能，同时也容易实现较精确的电控和自动化操作，生产率又很髙。(3)渗碳对于含碳量低于0.32%的钢材，可采用渗碳处理；渗碳温度—般为900-930°C，这样可使低碳钢或低碳合金钢的表面含碳量增高到0.8%-1.2%。然后再经过热处理，这样零件的内部（心部）即可得到较好的塑性和韧性，而表面层有较高的硬度和耐磨性。如要求有较高工作强度及重负荷工作的齿轮和凸轮及活塞销等零件。渗碳处理后的渗碳层深度可达0.4-6mm，常用渗碳方法的深度一般为0.5-2mm。渗碳后零件的热处理硬度一般为HRC56?65。(4)氮化氮化是一种气体氮化法，即是向钢表面层渗氮的过程，把氨气加热时分解的活性氮原子渗人到钢中，渗氮温度一般在500?600°。范围内，需要20?50h渗氮深度仅有0.3?0.50mm，氮化后再进行热处理。渗氮的目的主要是为了提髙金属表面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗腐蚀能力。如380CrMoAlA合金钢，热处理后的表面硬度可达HV1000?1110(相当于HRC65?70),在600?650的的高温环境中工作，硬度不发生变化。(5)氰化氰化处理是同时向金属表面层渗碳和渗氮的过程，有气体法和液体法两种，以液体法应用较多。氰化温度越高，则氣化层的碳含量越大，如果氰化温度低，则氮的浓度增加而碳的含量降低。氣化处理后的钢表面硬度和耐磨性均髙于渗碳处理，且比渗碳或氮化时间短。①低温氰化低温氰化在淬火及回火后进行，氰化温度为540?560°C,需要进行30?60mm出，氰化层厚度为0.03?0.04mm，表面硬度为HV950?1100。目的主要是提高钢表面的耐磨性。②髙温氰化髙温氣化的钢表面要进行淬火及低温回火。主要是为了增加中碳钢或合金钢零件的表面耐磨性和疲劳极限。