产品设计_热处理

企业频道上线了.熱處理基本概念介紹篇一、『热处理』`钢的热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部`组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。在大多数热处理工艺中，钢加热`的目的主要是获得奥氏体组织，因此习惯上把钢从室温组织加热到奥氏体状`态的过程称为钢的奥氏体化。其最基本的类型根据加热和冷却方法不同，可`分为退火、正火、淬火、回火等四种。二、『退火』1.退火概念:所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。2.退火目的:(1).降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;(2).细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备;`(3).消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。3.退火方法:常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等几种。(1).完全退火:又称重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。适用于含碳量为0.3%0.6%的中碳钢和中碳合金钢。(2).球化退火:使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。`(3).去应力退火:为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。(4).再结晶退火:又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。(5).等温退火:就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后在空气中冷却的热处理工艺。此种退火方式主要用于过冷奥氏体比较稳定的合金钢。三、『正火』1.正火概念:正火就是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上3050℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。2.正火目的:(1).可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能;(2).细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;(3).对含C量<0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火作预先热处理;(4).含C量在0.40.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。四、『淬火』1.淬火概念:淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。2.淬火目的:淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。(注:淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行12次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等!)3.深冷处理：深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在０℃以下的介质中冷却的热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。(1).深冷处理目的：为了最大限度的减少残余奥氏体(常温下不稳定组织，容易引起尺吋变吋等)，以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中因残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。(2).深冷处理注意要项:高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行，保温12h，冷处理后必须进行回火或时效，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。(3).深冷处理适用范围：较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。五、『回火』1.回火概念：回火就是钢件淬硬后，再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。2.回火目的：(1).合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；(2).稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；``(3).降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。3.回火分类：按照加热温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火三类。(1).低温回火：回火温度在２５０℃以下，回火后的组织为回火马氏体残余奥氏体；(2).中温回火：回火温度在350～５００℃，回火后组织为回火托氏体残余奥氏体；(3).高温回火：回火温度在５００～６５０℃，回火后组织为回火索氏体残余奥氏体；此工艺也称为调质处理（即淬火＋高温回火）。主要用于中碳结构钢工件，使钢的的强度、塑性、韧性达到恰当的配合，具有良好的综合机械性能，常用于高碳高合金钢(如高速钢等)之回，回火温度在500600℃，以使发生二次硬化作用，促进残余奥氏体的转变。『注:通常低温回火之工件回含有较多残余奥氏体组织而不适合进行W/E、EDM加工，作为中温回火工艺针对模具钢材处理亦不属理想之回火温度区间』GB/T7232标准中对马氏体、索氏体、回火马氏体、回火索氏体的定义及组织特征2007年04月13日星期五下午03:281.马氏体的定义及组织特征。马氏体，是钢铁或非铁金属中通过无扩散共格切变型转变（马氏体）形成的产物统称(GB/T7232标准)。在钢铁中，马氏体是低温转变产物，是饱和的α固溶体，为单相组织，是一种亚稳定组织。随碳含量的不同，其主要形态有板条状和片状两种。低碳马氏体是板条状，其亚结构主要是位错。2.索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。3.回火马氏体的定义及组织特征。回火马氏体（β－martensite）是淬火马氏体回火时，碳已经部分的从固溶体中析出并形成了过渡碳化物此时的基体组织。它是马氏体的一种回火组织，其α固溶体仍有一定的碳的过饱和度，仍是一种亚稳组织。4.回火索氏体的定义及组织特征。回火索氏体(temperedmartensite)是马氏体于回火时形成的，在在光学金相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。5.低碳钢回火过程中的组织变化。由于回火马氏体和回火索氏体都是马氏体的回火组织又由于耐热钢一般都是低碳钢，故有必要介绍低碳钢回火过程中的组织变化过程。5.1低碳碳素钢回火过程中的组织变化。由于马氏体的组织状态是不稳定的，它具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合组织转变的倾向。回火时，随着温度的升高，原子活动能力增加，是组织的转变过程能较快地进行。低碳碳素钢回火过程中的组织变化大致有三个主要过程；①马氏体分解②碳化物的形成与转变③渗碳体的聚集和球化，α相的恢复，再结晶等。详见下表回火温度℃组织转变类型组织结构的变化回火产物80～250马氏体分解马氏体中的碳原子偏聚在位错线附近的间隙位置回火马氏体250～400碳化物的形成与转变①马氏体中的碳原子全部析出，在马氏体内和晶界上形成渗碳体，②α相保持板条状态。回火托氏体400～700渗碳体的聚集和球化，α相的恢复，再结晶①片状渗碳体球化，②α相的恢复，位错密度降低③在600℃以下α相基本保持板条状④在600℃以上丘状渗碳体聚集粗化，α相再结晶为等轴状。回火马氏体5.2低碳合金钢回火过程中的组织变化。低碳合金钢回火过程中的组织变化情况与低碳碳素钢相比，主要也是上述三个变化过程。由于合金元素的加入，合金元素将与碳、α相等发生交互作用，对回火过程的组织变化产生影响，在300℃以下，合金元素对低碳合金的回火过程组织变化影响不大，但由于合金元素的固溶强化作用，在相同的回火温度下合金钢比碳素钢具有较高的硬度和强度。在300℃以上，几乎所有的合金元素，特别是碳化物形成元素，由于强烈阻碍碳化物聚集、长大、以及延缓α相的回复和再结晶，因而提高钢的回火稳定性、使合金钢回火过程中组织的变化及碳化物的聚集、长大都较碳素钢滞后或已向更高的温度区间发生。6.91级马氏体钢的高温回火组织按法国瓦鲁瑞克公司原文意思：6.1连续冷却图（CCT）中，因化学成分特别是Cr、Mo的含量，P91在一个较大的冷却范围内始终保持一种马氏体的结构，但是它的硬度较低HV420左右，这与C、N的化合物有关；6.2温度－时间转变图(TTT)中，在过冷奥氏体向（F＋C）转变的平衡转变时，只有当温度在600～350℃之间才会出现，但此时的保温时间相当长，（图上看要24h以上）；6.3最终热处理。在1040～1090℃正火＋780℃回火，组织为：软化的板条马氏体伴有大量的M23C6型碳化物沉淀微粒（V、Nb碳化物）及大量的位错密度。6.4国内学者和专家认为P91在经正火＋高温回火热处理后其显微组织具有以下特征：6.4.1马氏体晶粒边界存在M23C6型化合物；6.4.2具有极细小的亚晶粒结构，亚晶粒内位错密度较高；6.4.3马氏体晶粒内部弥散分布着细小针状的Nb/V碳氮化合物。6.5可以看出P91在正常的处理后其回火组织为软化的回火马氏体无其他（B）组织之说，出现了(F+C)类组织说明在平衡状态下保温时间过长。