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    干货!一文带你了解正火、退火、淬火、回火

    发布时间: 2019-10-15 来源(yuán):洛阳云开和顺祥机(jī)械有限公司 点击:1757

    干货(huò)!一文带你了解正火、退火、淬(cuì)火、回火(huǒ)

    退火与回火的区别在于(yú):(简单地说,退火就是不(bú)要硬(yìng)度,回(huí)火还(hái)保(bǎo)留一定硬度)。

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    回火(huǒ):

      高温回火所(suǒ)得组织为回火(huǒ)索氏体。回火一般不单独使(shǐ)用,在(zài)零件(jiàn)淬火处理后(hòu)进行回火,主(zhǔ)要目的是消除淬火应力,得到要(yào)求的组织(zhī),回火(huǒ)根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分(fèn)别得到回(huí)火马氏(shì)体、屈氏体和(hé)索氏体。

      其中(zhōng)淬火后(hòu)进行高(gāo)温(wēn)回火(huǒ)相结合的热(rè)处理称为调质处(chù)理(lǐ),其目的是获得强度,硬度和塑(sù)性,韧性都较好(hǎo)的综合机(jī)械性能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等(děng)的重要结构零件,如连杆,螺栓(shuān),齿轮及(jí)轴类。回火后硬度(dù)一般为HB200-330。

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    退火:

      退火过程中发生得是珠光体转变,退火的主要目的是使金属内部组(zǔ)织达到或接近平衡状态(tài),为(wéi)后续加工和***终热(rè)处理(lǐ)做准备。去应力退火(huǒ)是(shì)为了消除由于塑性(xìng)形(xíng)变加(jiā)工、焊接等而造成的以及铸件内(nèi)存在(zài)的残余应力(lì)而进行的退火(huǒ)工艺。锻造、铸造(zào)、焊接以(yǐ)及(jí)切削(xuē)加(jiā)工后的工(gōng)件(jiàn)内部存(cún)在(zài)内(nèi)应力,如不及时消除,将使工件在加工和使用(yòng)过程中发生变形,影响工件精度(dù)。采用去应力退火消除(chú)加工(gōng)过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度,因此,在整(zhěng)个热处理过程中不(bú)发生组(zǔ)织转变。

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    内应力主(zhǔ)要是通过工件(jiàn)在(zài)保温(wēn)和缓冷过程(chéng)中自然消除的。为(wéi)了使(shǐ)工件内应(yīng)力消除得更彻底,在加热时应(yīng)控制加热温度。一般(bān)是低(dī)温进炉,然后以100℃/h左右得(dé)加热速度加热(rè)到规定温(wēn)度。焊接件得加热温度应略高于(yú)600℃。保温时间(jiān)视情(qíng)况而定,通常(cháng)为2~4h。铸件去应力退火(huǒ)的保温时间(jiān)取上限,冷(lěng)却速度控制(zhì)在(20~50)℃/h,冷至300℃以下才能出炉空(kōng)冷。时效处理可分为(wéi)自然(rán)时(shí)效(xiào)和人工(gōng)时效两种自然时效是将铸件置于露天场地(dì)半年以上,便其缓缓(huǎn)地发生,从而使残余应力消(xiāo)除或减少,人工时效是将铸(zhù)件加热(rè)到550~650℃进行去应力退火,它比(bǐ)自(zì)然时效节省时间,残余应(yīng)力去除较为彻底。

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    什(shí)么(me)叫回火?

      回火是将淬火后的金属成材或零件加(jiā)热到(dào)某一温度,保温一定时间后,以一定方式冷却的热处理(lǐ)工艺,回火是淬火后紧(jǐn)接着进行的一种操作,通常也(yě)是工件进行热处理的***后一道工序,因而把淬火和回火(huǒ)的联合(hé)工艺称为***终(zhōng)热处(chù)理。淬火与回火的主要目的是:

      1)减少内应力和降低脆性,淬火件存在着很大的应力和脆性(xìng),如(rú)没有及时回火往往(wǎng)会产生变形甚至(zhì)开(kāi)裂(liè)。

      2)调整工件的机械性能,工件淬火后,硬度高,脆性(xìng)大,为了满足各种工(gōng)件(jiàn)不同的性(xìng)能要求,可以通(tōng)过回火来调整,硬度,强度,塑性和韧性。

      3)稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定,以保证在(zài)以后(hòu)的使用(yòng)过程中不再发生变形。

      4)改善(shàn)某些(xiē)合(hé)金钢的切(qiē)削(xuē)性能。

      在(zài)生产中,常(cháng)根据对工件性能的要求。按加热温度的(de)不同,把(bǎ)回火分为低温回火(huǒ),中(zhōng)温回火,和高温回火。淬(cuì)火和(hé)随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质,即(jí)在(zài)具有高度强度的同时,又有(yǒu)好的塑性韧性(xìng)。主要用(yòng)于处理随较大载荷的机(jī)器结构零件,如机床主轴,汽车后(hòu)桥半轴(zhóu),强力齿轮等。

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    什(shí)么(me)叫(jiào)淬火(huǒ)?

      淬火是把(bǎ)金属成(chéng)材或零件加热到相(xiàng)变(biàn)温(wēn)度以上,保(bǎo)温后,以大于(yú)临界冷却速度的急剧冷却,以获得(dé)马氏体组织的热处理工艺。淬火(huǒ)是为了(le)得到马氏体组织,再经回火后,使工(gōng)件获得良好的使用(yòng)性能,以充分发挥材料的潜力。其(qí)主要目的是(shì):

      1)提高金属成材或零件的机械性能(néng)。例如:提高工具(jù)、轴承等的硬(yìng)度和耐(nài)磨性,提高弹簧的弹性极(jí)限,提(tí)高轴类零件的综合机(jī)械性能等。

      2)改善某些特殊(shū)钢的材料性能或化学性能。如(rú)提(tí)高不锈钢的耐蚀性(xìng),增加磁钢(gāng)的永磁性等。

      淬火冷(lěng)却时,除需合理(lǐ)选用淬火介(jiè)质(zhì)外,还要有正(zhèng)确的淬(cuì)火方法,常(cháng)用(yòng)的淬火方法(fǎ),主要有单液淬火,双液淬火,分级淬火、等温淬火,局部淬火等。

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    正火、退火(huǒ)、淬火、回火(huǒ)、的区别与联系(xì)?

      正火有以下目的和用途:

      ① 对(duì)亚(yà)共析钢,正火用以消除铸、锻、焊件的过(guò)热粗晶组织和魏氏组织(zhī),轧材中(zhōng)的带状组织;细化晶粒;并可作为淬(cuì)火(huǒ)前的预先热处(chù)理。

      ② 对(duì)过共析钢(gāng),正火可(kě)以消除网状二次渗碳体,并(bìng)使(shǐ)珠光体细化,不但改善机(jī)械性(xìng)能,而且(qiě)有利于以后的球化退火。

      ③ 对低碳(tàn)深(shēn)冲薄钢板,正火可以消除(chú)晶界的游离渗碳体,以改善其深冲性能。

      ④ 对(duì)低碳钢和低碳低合金钢,采用正火(huǒ),可得(dé)到较多(duō)的细片状珠光体组织,使硬度增(zēng)高到HB140-190,避(bì)免切削时的“粘刀”现象,改(gǎi)善切削加工性。对中碳钢,在既可用正火又可用(yòng)退火的场合下,用正火更为(wéi)经济和(hé)方(fāng)便。

      ⑤ 对普通中碳(tàn)结构钢,在力学性能要求不高的场合下,可用(yòng)正火代替淬火加高温回火,不仅操作(zuò)简便(biàn),而且使钢材的组织和尺寸稳(wěn)定。

      ⑥ 高温正火(Ac3以上150~200℃)由(yóu)于高温下扩(kuò)散速度(dù)较(jiào)高,可(kě)以减少铸件和锻件的(de)成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后(hòu)第(dì)二次较低(dī)温度的(de)正火予(yǔ)以细化。

      ⑦ 对某些用(yòng)于汽轮机和(hé)锅炉(lú)的低、中(zhōng)碳合金(jīn)钢,常采用正火以获(huò)得贝氏(shì)体(tǐ)组织,再经高温回火,用于400~550℃时具有(yǒu)良好的(de)抗蠕变能力。

      ⑧ 除钢(gāng)件和(hé)钢材以外,正火还广泛用于球墨铸(zhù)铁热(rè)处理,使其获得珠光体基体,提高球(qiú)墨铸铁(tiě)的强度(dù)。

      由(yóu)于正火的特点(diǎn)是空气(qì)冷(lěng)却,因而环境气温、堆放方式、气流(liú)及工件尺寸对(duì)正火(huǒ)后的组织和性能均有影响。正火组(zǔ)织还(hái)可作为合金(jīn)钢的(de)一种(zhǒng)分类方法。通常根据直径为(wéi)25毫米(mǐ)的(de)试样加(jiā)热到900℃后,空(kōng)冷得(dé)到的组织,将合金钢分为珠光(guāng)体钢、贝氏体钢、马氏(shì)体(tǐ)钢和奥氏体钢。

      退火是将金属缓慢加热(rè)到一(yī)定温度,保持足够时间,然后以适宜(yí)速度(dù)冷却的一种金属(shǔ)热(rè)处理工艺。退(tuì)火(huǒ)热处理分(fèn)为完全(quán)退火,不完全退火和(hé)去应力(lì)退火。退火材料的力学性能可以(yǐ)用(yòng)拉伸试(shì)验来检测,也可以用(yòng)硬度(dù)试验来检测。许多钢材都是(shì)以(yǐ)退火热处理状态供货的,钢(gāng)材硬度检测可以采用洛氏硬度计,测试HRB硬度,对于(yú)较(jiào)薄的钢板、钢带以及薄壁钢(gāng)管,可以采用表面洛氏硬度计,检(jiǎn)测HRT硬度(dù)。

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    退火的目(mù)的在于:

      ① 改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造(zào)成的(de)各种(zhǒng)组(zǔ)织缺陷以及残余(yú)应力,防(fáng)止工件变形、开裂。

      ② 软(ruǎn)化工(gōng)件以(yǐ)便进行切削加工。

      ③ 细化晶粒,改善组织以(yǐ)提(tí)高工件的机(jī)械性能。

      ④ 为***终热处理(淬(cuì)火、回火)作好组织准备(bèi)。

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    常用的退火工(gōng)艺有:

      ① 完全退火。用以细化(huà)中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现(xiàn)的力学性能不佳的粗大过热组织。将工(gōng)件加热到铁素体全部转(zhuǎn)变为奥氏体的温度以上30~50℃,保温一段时(shí)间,然后随炉缓慢冷却(què),在冷却过程中奥氏体(tǐ)再次发生转变,即可使钢(gāng)的组织变细。

      ② 球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢(gāng)开始(shǐ)形成奥氏体(tǐ)的温度以上20~40℃,保温后(hòu)缓(huǎn)慢冷(lěng)却,在冷却过程(chéng)中珠光体中的(de)片(piàn)层状渗碳体变为球状,从而降低了硬度。

      ③ 等温(wēn)退(tuì)火。用以降低某些镍(niè)、铬含(hán)量较高的合金结构钢的高(gāo)硬度,以进(jìn)行切削加(jiā)工。一般(bān)先以较快速度(dù)冷(lěng)却到(dào)奥氏体***不稳定(dìng)的温度,保温适当时间(jiān),奥氏体转变为托氏体或索氏体,硬度即可(kě)降 低(dī)。

      ④ 再结晶退(tuì)火(huǒ)。用以消(xiāo)除金属线材、薄(báo)板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象(硬度升高、塑性下降)。加(jiā)热温(wēn)度(dù)一(yī)般为钢开(kāi)始形(xíng)成奥(ào)氏(shì)体的温度以下50~150℃ ,只有这(zhè)样才(cái)能(néng)消除加工硬(yìng)化效应使金属软化。

      ⑤ 石墨化退火(huǒ)。用以(yǐ)使含有大量渗碳(tàn)体(tǐ)的铸铁变(biàn)成塑(sù)性良好的可锻(duàn)铸铁。工艺操作是(shì)将铸件加(jiā)热到(dào)950℃左右(yòu),保温一(yī)定时间后适当冷却,使渗碳体分解形成(chéng)团絮状石墨。

      ⑥ 扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化(huà),提高其使用(yòng)性能(néng)。方法是在不发生(shēng)熔化的前提下,将铸件加热到尽可能高的温度,并长时间保温,待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷(lěng)。

      ⑦ 去应力(lì)退火。用(yòng)以消除钢铁铸件和焊接件(jiàn)的内应力。对于钢铁(tiě)制品加热(rè)后(hòu)开(kāi)始形成奥氏体的温度以下(xià)100~200℃,保温后在空气中(zhōng)冷却,即可消(xiāo)除内应力。

      淬(cuì)火,金属和玻璃的一(yī)种(zhǒng)热处理工艺。把合金制(zhì)品或(huò)玻(bō)璃(lí)加热到(dào)一定温度,随即(jí)在水、油或空气中(zhōng)急速冷却(què),一般用以(yǐ)提(tí)高合金(jīn)的(de)硬(yìng)度和强度。通称“蘸(zhàn)火”。将(jiāng)经过(guò)淬火的工件(jiàn)重新加热到低于下(xià)临界温度的适当温度,保温一段时间(jiān)后(hòu)在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。

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    钢铁工件(jiàn)在淬火后具有(yǒu)以下特点:

      ① 得到(dào)了马氏(shì)体、贝氏(shì)体、残(cán)余奥氏体等不平(píng)衡(即不(bú)稳定)组织。

      ② 存在较大(dà)内应力。

      ③ 力(lì)学性能不能满足要求。因此,钢铁工件淬(cuì)火后一般都要经过回火(huǒ)。

      回火的作用(yòng)在于:

      ① 提高组(zǔ)织稳(wěn)定性(xìng),使工(gōng)件在(zài)使用(yòng)过程中不再发生组(zǔ)织转变,从而(ér)使(shǐ)工件几何尺寸和(hé)性能保持(chí)稳定。

      ② 消除内应(yīng)力(lì),以便改善工件的使用性(xìng)能(néng)并稳定工件几何尺寸。

      ③ 调整钢铁(tiě)的力学性(xìng)能以满足使(shǐ)用要(yào)求。

      回火之所以具有这(zhè)些作用,是因为温度升高时,原子活动能力增强,钢(gāng)铁中的铁、碳和其他合金元素的原子(zǐ)可以较快地进行(háng)扩散,实现原子(zǐ)的重新排(pái)列组合,从而使不(bú)稳定(dìng)的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内(nèi)应(yīng)力的消除还(hái)与温度升高时金属强度降低有关。一(yī)般钢铁(tiě)回火时,硬度和强度下降,塑性提高(gāo)。回火(huǒ)温度越(yuè)高,这些力学性能的变化越大。有些合金(jīn)元素(sù)含量较高的合金(jīn)钢(gāng),在某一温(wēn)度范(fàn)围回火(huǒ)时,会(huì)析出一些颗粒(lì)细(xì)小的(de)金属(shǔ)化合物,使强度和硬度上升。这(zhè)种现象称为二(èr)次硬(yìng)化。

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    回火要求:用途不(bú)同的工(gōng)件应在不同温度下回火,以满足使用(yòng)中的要求。

      ① 刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零(líng)件通(tōng)常在250℃以(yǐ)下进行低温回火。低(dī)温回火(huǒ)后硬度变化不大(dà),内应力减小,韧性稍有提高。

      ② 弹簧在350~500℃下中温回火,可获得较(jiào)高(gāo)的弹性和必要的韧性。

      ③ 中碳结构(gòu)钢制作的零(líng)件通常在(zài)500~600℃进行高(gāo)温回火(huǒ),以获得适宜(yí)的强(qiáng)度(dù)与韧性的(de)良好配(pèi)合。

      淬火加高温(wēn)回火的热处理工艺总称为调(diào)质。

      钢(gāng)在300℃左右回(huí)火时(shí),常使其脆性增大,这种现(xiàn)象称为(wéi)***类回(huí)火脆(cuì)性。一般不应在这个(gè)温度(dù)区间回火。某些(xiē)中碳合(hé)金结构钢在高温回火后,如果(guǒ)缓慢(màn)冷至室温,也易于变脆。这种现(xiàn)象称为第二类回火脆性(xìng)。在钢中加入钼,或回火时在油或水中冷却,都可以防止(zhǐ)第(dì)二(èr)类回火脆性。将第(dì)二类(lèi)回火脆性(xìng)的钢重新加热至原来的回火温度,便可以消除这(zhè)种(zhǒng)脆性。

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    一.钢的退火

      概念:将(jiāng)钢加(jiā)热、保温后缓慢冷(lěng)却,以获得接近平衡组织(zhī)的工艺(yì)过程。

      1、完全(quán)退火

      工艺:加热(rè)Ac3以上30-50℃→保温→随炉(lú)冷到(dào)500度以下→空冷室温。

      目的:细(xì)化晶粒(lì),均匀组织 ,提高塑(sù)韧性(xìng),消除(chú)内应力(lì),便于机械加(jiā)工。

      2、等温退火

      工艺:加(jiā)热Ac3以上→保温→快冷至珠(zhū)光(guāng)体(tǐ)转变温度(dù)→等温(wēn)停留→转变为P→出(chū)炉空冷;

      目的:同上。但时间(jiān)短,易控制,脱氧、脱碳小。(适用于(yú)过冷A比较稳(wěn)定的(de)合金钢及(jí)大型碳钢件)。

      3、球化退火

      概念:是使钢中(zhōng)的(de)渗碳(tàn)体球(qiú)化的工艺过程。

      对象:共(gòng)析钢和过共析钢

      工艺:

      (1)等温球(qiú)化(huà)退火加热Ac1以上20-30度→保(bǎo)温→迅速(sù)冷(lěng)却到Ar1以下20度→等温→随炉冷至600度(dù)左右→出炉空冷(lěng)。

      (2)普(pǔ)通球化退火加(jiā)热Ac1以(yǐ)上20-30度→保温→极(jí)缓慢冷却(què)至600度左右→出(chū)炉空冷。(周期长,效率低,不适用)。

      目的:降低硬度(dù)、提高塑韧性,便于切削加工。

      机理(lǐ):使(shǐ)片状或网状渗碳(tàn)体变成颗粒状(球状)

      说(shuō)明:退火加热时,组织没有完(wán)全A化,所以又称不完全退火。

      4、去应力退火

      工艺:加热(rè)到Ac1以下(xià)某(mǒu)一温度(500-650度)→保温→缓冷至室温。

      目的:消除铸件、锻件、焊接件等的(de)残余内应力,稳定工(gōng)件尺(chǐ)寸。

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    二(èr).钢的回(huí)火

      工艺:将淬火后的钢重新加热到(dào)A1以(yǐ)下某一温度(dù)保温,然后冷却(一般空(kōng)冷)至室温。

      目的:消(xiāo)除淬火(huǒ)产生的内应力,稳(wěn)定(dìng)工件尺寸,降(jiàng)低脆性(xìng),改善切削加工性能。

      力学性能:随着回火温度的升高,硬度、强度下降(jiàng),塑性(xìng)韧(rèn)性升(shēng)高。

      1、低温回火:150-250℃ ,M回,减少内应力(lì)和(hé)脆(cuì)性,提(tí)高塑韧性,有较高的(de)硬度和(hé)耐磨性。用于制作量具、刀具和滚动轴承等(děng)。

      2、中温回火:350-500℃ ,T回,具(jù)有较高的(de)弹性,有一定(dìng)的塑性和硬度。用于制作弹簧、锻模等。

      3、高温回火:500-650℃ ,S回,具有良(liáng)好的综(zōng)合(hé)力学(xué)性能。用于制作(zuò)齿轮、曲轴等。


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