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主辦方聯(lián)系方式：
名稱：中國鍛壓協(xié)會(huì)
地址： 北京昌平北清路中關(guān)村生命科學(xué)園博雅C座10層
郵編：102206
電話：010- 69731006
傳真：010-53056644
郵箱：
metalform@chinaforge.org.cn
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動(dòng)態(tài)/資訊
鋼的常用熱處理
發(fā)表時(shí)間:2009-05-22 10:56:07; 來源:
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熱處理就是通過對(duì)固態(tài)金屬的加熱、保溫和冷卻，來改變金屬的顯微組織及其形態(tài)，從而提高或改善金屬的機(jī)械性能的一種方法。鑄造、鍛壓、焊接和機(jī)加工的目的是使零件成形或改變其形狀，而熱處理的目的是改變金屬材料的組織和性能，而不要求改變零件的形狀和尺寸，各種機(jī)械零件中，大多數(shù)或絕大多數(shù)都要經(jīng)過熱處理才投入使用。鋼的熱處理對(duì)提高和改善零件的機(jī)械性能發(fā)揮著十分重要的作用。
熱處理方法很多，常用的有退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等。熱處理既可以作為預(yù)先熱處理以消除上一道工序所遺留的某些缺陷，為下一道工序準(zhǔn)備好條件；也可作為最終熱處理進(jìn)一步改善材料的性能，從而充分發(fā)揮材料的潛力，達(dá)到零件的使用要求。因此，不同的熱處理工序常穿插在零件制造過程的各個(gè)熱、冷加工工序中進(jìn)行。
任何一種熱處理的工藝過程，都包括下列三個(gè)步驟：
（1）以一定速度把零件加熱到規(guī)定的溫度。這個(gè)溫度范圍根據(jù)不同的金屬材料、不同的熱處理要求而定。
（2）在此溫度下保溫，使工件全部或局部熱透。
（3）以某種速度把工件冷卻下來。
一、退火
退火是把工件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋▽?duì)碳鋼一般加熱至780～900℃），保溫一定時(shí)間后隨爐子降溫而冷卻的熱處理方法。
工具鋼和某些重要結(jié)構(gòu)零件的合金鋼有時(shí)硬度較高，鑄、鍛、焊后的毛坯有時(shí)硬度不均勻，存在著內(nèi)應(yīng)力。為了便于切削加工，并保持加工后的精度，常對(duì)工件施以退火處理。
退火后的工件硬度較低，消除了內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)還可以使材料的內(nèi)部組織均勻細(xì)化，為進(jìn)行下一步熱處理（淬火等）做好準(zhǔn)備。
加熱時(shí)溫度控制應(yīng)準(zhǔn)確。溫度過低達(dá)不到退火目的，溫度過高又會(huì)造成過熱、過燒、氧化、脫碳等缺陷。操作時(shí)還應(yīng)注意零件的放置方法，當(dāng)退火的主要目的是為了消除內(nèi)應(yīng)力時(shí)更應(yīng)注意。如對(duì)于細(xì)長工件的穩(wěn)定尺寸退火，一定要在井式爐中垂直吊置，以防止工件由于自身重力所引起的變形。
操作時(shí)還應(yīng)注意不要觸碰電阻絲，以免短路。為保證安全，應(yīng)安裝爐門開啟斷電裝置，裝爐和取出工件時(shí)能自行斷電。
二、正火
將工件放到爐中加熱到適當(dāng)溫度，保溫后出爐空冷的熱處理方法叫正火。正火實(shí)質(zhì)上是退火的另一種形式，其作用與退火相似。與退火不同之處是加熱（對(duì)碳鋼而言，一般加熱至800～930℃）和保溫后，放在空氣中冷卻而不是隨爐冷卻。由于冷卻速度比退火快，因此，正火工件獲得的組織比較細(xì)密，比退火工件的強(qiáng)度和硬度稍高，而塑性和韌性稍低。但這一點(diǎn)對(duì)于一般低碳鋼而言差別并不明顯，對(duì)中碳鋼零件而言有時(shí)由于正火后的硬度適中，更適合于切削加工。又由于正火冷卻時(shí)不占爐子，還可使生產(chǎn)效率提高，成本降低。所以一般低碳和中碳結(jié)構(gòu)鋼等，多用正火代替退火。
三、淬火
淬火是將工件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋▽?duì)碳鋼一般加熱到760～820℃），保溫后在水中或油中快速冷卻的熱處理方法。工件經(jīng)淬火后可獲得高硬度的組織，因此淬火可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。但工件淬火后脆性增加、內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使工件變形甚至開裂。所以，工件淬火后一般都要及時(shí)進(jìn)行回火處理，并在回火后獲得適度的強(qiáng)度和韌性。
淬火操作時(shí)要注意工件浸入淬火劑的方法。如果浸入方式不正確，可能使工件各部分的冷卻速度不一致而造成很大的內(nèi)應(yīng)力，使工件發(fā)生變形和裂紋，或產(chǎn)生局部淬不硬等缺陷。例如，鉆頭、軸桿類等細(xì)長工件應(yīng)以吊掛的方式垂直地浸入淬火液中；薄而平的工件（圓盤銑刀等），不能平著放人而必須立著放人淬火劑中；使工件各部分的冷卻速度趨于一致等。
淬火操作時(shí)還必須穿戴防護(hù)用品，如工作服、手套、防護(hù)眼鏡等，以防淬火液飛濺傷人。
四、回火
將淬火后的工件重新加熱到某一溫度范圍并保溫后，在油中或空氣中冷卻的操作稱為回火。回火的溫度大大低于退火、正火和淬火時(shí)的加熱溫度，因此回火并不使工件材料的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變。回火的目的是減小或消除工件在淬火時(shí)所形成的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)降低淬火鋼的硬度，減小脆性，使工件獲得較好的強(qiáng)度和韌性，即較好的綜合機(jī)械性能。
根據(jù)回火溫度不同，回火操作可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。
低溫回火 回火溫度為150～250℃。低溫回火可以部分消除淬火造成的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)?shù)亟档弯摰拇嘈裕岣唔g性，同時(shí)工件仍保持高硬度。低溫回火一般多用于工具、量具。
中溫回火 回火溫度為300～450℃。淬火工件經(jīng)中溫回火后，可消除大部分內(nèi)應(yīng)力，硬度有較大的下降，但是具有一定的韌性和彈性。一般用于處理熱鍛模、彈簧等。
高溫回火 回火溫度為500～650℃。高溫回火可以消除絕大部分因淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)刀，硬度也有顯著的下降，塑性有較大的提高，使工件具有高強(qiáng)度和高韌性等綜合機(jī)械性能。淬火后再加高溫回火，通常稱為調(diào)質(zhì)處理。一般要求具有較高綜合機(jī)械性能的重要結(jié)構(gòu)零件，如汽車車軸、坦克的扭力軸等，都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。用于調(diào)質(zhì)處理的鋼多為中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼。也把用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。
五、表面熱處理
有些零件如齒輪、銷軸等，使用時(shí)希望它的心部保持一定的韌性，又要求表面層具有耐磨性、抗蝕性、抗疲勞性。這些性能可通過表面熱處理來得到。表面熱處理按處理工藝特點(diǎn)可分為表面淬火和表面化學(xué)熱處理兩大類。
表面淬火 鋼的表面淬火是通過快速加熱，將鋼件表面層迅速加熱到淬火溫度。然后快速冷卻下來的熱處理工藝。通常鋼件在表面淬火前均進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，表面淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火。這樣，不僅可以保證其表面的高硬度和高耐磨性，而且可以保證心部的強(qiáng)度和韌性。
按照加熱方法不同，表面淬火分為火焰淬火和高頻感應(yīng)加熱表面淬火（簡稱高頻淬火）。火焰表面淬火簡單易行，但難以保證質(zhì)量，這種方法現(xiàn)在使用不多。而高頻淬火質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，可以使全部淬火過程機(jī)械化、自動(dòng)化，適于成批及大量生產(chǎn)，因此被廣泛使用。
表面化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理就是將鋼件在含有活性介質(zhì)中加熱一定時(shí)間，使某些金屬元素（碳、氮、鋁、鉻等）滲透零件表層，改變零件表層的化學(xué)成分和組織，以提高零件表面的硬度、耐磨性、耐熱性和耐蝕性等。常用的化學(xué)熱處理有滲碳、滲氮、氰化（碳、氮共滲）以及滲入金屬元素等方法。
滲碳是應(yīng)用得比較廣泛的一種化學(xué)方法。滲碳法分氣體、液體和固體法等，而其中的氣體滲碳法比較常用。
氣體滲碳是將工件裝入密封的井式氣體滲碳爐中，加熱至900―950~C，通人氣體滲碳劑進(jìn)行滲碳。目前常采用的方法是將煤油、丙酮、酒精等液體碳?xì)浠衔锓湃霛B碳爐內(nèi)，使受熱后分解出活性碳原子，深入工件表面。也可以直接通入天然氣、液化石油氣等氣體進(jìn)行滲碳。滲碳適用于低碳鋼和低碳合金鋼。滲碳后可使零件表面1―2mm厚度內(nèi)的含碳量提高到0.8%―1.2%。滲碳后的零件，其表面硬度和耐磨性并不高。為了獲得高硬度和高耐磨性的表面層，同時(shí)改善心部的組織，滲碳后還要進(jìn)行淬火和低溫回火。 |
