焊后热处理

焊后热处理焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度（Ac1以下）和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。1、焊后热处理目的1.松弛焊接残余应力2.稳定结构的形状和尺寸，减少畸变。3.改善母材、焊接接头的性能，包括a.提高焊缝金属的塑性。b.降低热影响区硬度。c.提高断裂韧性。d.改善疲劳强度。e.恢复或提高冷成型中降低的屈服强度。4.提高抗应力腐蚀的能力。5.进一步释放焊缝金属中的有害气体，尤其是氢，防止延迟裂纹的发生。2、热处理方法的选择焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。3、加热方法燃料燃烧加热法所用燃料可以是固体（煤）、液体（油）和气体（煤气、天然气、液化石油气）。燃煤加热煤的资源丰富，燃煤反射炉在热处理加热方法中有过一定的地位。煤的性质和反射炉的结构，决定了煤不易完全燃烧，因而煤炉热效率低，加热质量和劳动条件差，煤烟污染环境。这些缺点，使得燃煤加热法逐渐被其他加热方法所取代。液体燃料加热主要使用重柴油作燃料，适用于大型加热炉加热，也用于外热式盐浴炉的加热，一般在炉子加热室外墙一侧或两侧安装喷嘴。液体燃料用于加热外热式盐浴炉时，喷嘴则安装在坩埚外的炉壳上。液体燃料在喷嘴中与空气混合，并在压缩空气的作用下雾化，然后喷出喷嘴，在加热室中（或在盐浴炉的坩埚外）燃烧,以加热工件（或坩埚）。喷嘴的合理设计与布置,对保持炉温均匀、节省燃料起着关键作用。喷嘴喷出的雾化油也可以在炉内的辐射管中燃烧，加热辐射管以间接加热工件。燃油比燃煤容易控制加热温度，适用于大件整体的加热和供油量充足的地区。气体燃料加热在喷嘴中，气体与一定比例的空气混合后喷出燃烧。这种方法可直接加热放在加热室中的工件，也可以把火焰喷入装在加热室中的辐射管，间接加热工件。用于盐浴炉时,喷嘴装在坩埚外的炉壳上,火焰射向坩埚外侧以加热熔盐。用于加热的气体燃料有煤气、天然气和液化石油气等。调节空气与气体的比值可以获得氧化或还原的燃烧气氛，从而减少工件加热时的氧化脱碳程度。这种加热方法适用于大件整体加热和燃气供应充足的地区。另一种方式是用喷嘴的火焰直接加热工件表面，这时喷嘴和工件作相对移动，所用气体为氧-乙炔、氧-丙烷、氧-甲烷等。这种加热方法即火焰淬火,适用于工件的表面淬火。电加热法以电为热源，通过各种方法使电能转变为热能以加热工件。电加热时，温度易于控制，无环境污染，热效率高。电加热有多种方法。电热元件加热利用工频（50～60赫）交变电流通过电热元件时产生的电阻热加热工件。电热元件常布置在加热室内四周或两侧，以保证加热室内温度均匀；也有把元件装在辐射管内对工件间接加热的。对于外热盐浴炉或金属浴炉，则把电热元件布置在坩埚外、壳体内的空间。这种加热方法也可用于氧化铝粒子的浮动粒子炉。它适用于工件整体加热和电能充足的地区。工件电阻加热降压后的交变电流直接通过工件，由工件本身电阻产生热量使工件温度提高。这种方法适用于对截面均匀的工件进行整体加热。还有一种方式是利用滚动铜轮压在金属工件上，通以低电压大电流的交变电流，利用铜轮与工件间的接触电阻产生热量而加热工件表面。工件感应加热把工件放在一个螺旋线圈内，线圈中通以一定频率（一般高于工频）的交流电，使放在线圈中的工件产生涡流电流，利用工件本身的电阻产生热量而被加热。这种加热的深度可随电流频率提高而变浅，称为感应加热热处理。感应加热主要用于加热工件表面，但采用较低频率而工件直径又小时，也可以进行整体加热。这种加热方法效率高，耗电少，多用于中、小零件的加热淬火。加热介质电阻加热将工业频率的低压交变电流导入埋在介质中的电极，利用电流流过介质时产生的电阻热使介质本身达到高温。工件放在这种高温介质中进行加热，可以减少或避免氧化脱碳。这种介质都是导电体，如盐、石墨粒子等。加热炉的炉型有内热式盐浴炉和石墨浮动粒子炉。这种加热方法主要用于中、小零件的加热淬火。高能量密度能源加热以很大的功率密度加热工件表面，加热时间以毫秒计,功率密度可达10～10瓦/厘米，采用的热源有太阳能、激光束和电子束等。太阳能加热以聚光式太阳能加热器加热工件。激光束加热利用CO2连续激光发生器产生的激光，经过聚焦产生高温射束照射工件，使工件局部表面薄层瞬时达到淬火温度或熔化温度。照射停止后，表面热量迅速传入基底材料而使表面淬硬或迅速凝固。利用激光束加热的工艺有相变硬化-淬硬、表面“上光”-快速凝固、表面合金化等。使反射镜可以改变光束的方向，所以这种方法最适用于内壁（如汽缸套）加热，但热效率较低。电子束加热利用高速运动的电子轰击工件表面，使很高的动能迅速转变为热能，将工件表面温度迅速提高到淬火温度或熔化温度。照射停止后，表面热量在瞬时间即可传入冷态的基底材料而淬硬或迅速凝固。与激光加热一样,电子束加热的工艺也有相变硬化、表面“上光”和表面合金化等。由于加热需要在真空室内进行,工件批量受到一定限制，但热效率较高。退火和回火有何区别退火的主要作用是让金属软化，韧性加强，应用于多种金属加工；回火主要用于钢件淬火后降低脆性。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（Ac3或Ac1）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