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鋼鐵材料的一般熱處理
東莞市萊森精密機電有限公司 陳龍
熱處理是指金屬材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫、冷卻的手段，改變金屬材料內(nèi)部的組織狀態(tài)，從而獲得所需性能的一種熱加工工藝。常見的熱處理的方法請參考下表：
名稱 | 熱處理過程 | 熱處理目的 | |
1．退 火
| 將鋼件加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻到室溫 | ①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工 ②細化晶粒，均勻鋼的組織，改善鋼的性能及為以后的熱處理作準備 ③消除鋼中的內(nèi)應力。防止零件加工后變形及開裂 | |
退 火 類 別 | (1)完全退火 | 將鋼件加熱到臨界溫度(不同鋼材臨界溫度也不同，一般是710-750℃，個別合金鋼的臨界溫度可達800—900oC)以上30—50oC，保溫一定時間，然后隨爐緩慢冷卻(或埋在沙中冷卻) | 細化晶粒，均勻組織，降低硬度，充分消除內(nèi)應力完全退火適用于含碳量(質(zhì)量分數(shù))在O．8％以下的鍛件或鑄鋼件 |
(2)球化退火 | 將鋼件加熱到臨界溫度以上20～30oC，經(jīng)過保溫以后，緩慢冷卻至500℃以下再出爐空冷 | 降低鋼的硬度，改善切削性能，并為以后淬火作好準備，以減少淬火后變形和開裂,球化退火適用于含碳量(質(zhì)量分數(shù))大于O．8％的碳素鋼和合金工具鋼 | |
(3)去應力退火 | 將鋼件加熱到500～650oC，保溫一定時間，然后緩慢冷卻(一般采用隨爐冷卻) | 消除鋼件焊接和冷校直時產(chǎn)生的內(nèi)應力，消除精密零件切削加工時產(chǎn)生的內(nèi)應力，以防止以后加工和用過程中發(fā)生變形 去應力退火適用于各種鑄件、鍛件、焊接件和冷擠壓件等 | |
2．正火 | 將鋼件加熱到臨界溫度以上40～60oC，保溫一定時間，然后在空氣中冷卻
| ①改善組織結(jié)構(gòu)和切削加工性能 ②對機械性能要求不高的零件，常用正火作為最終熱處理 ③消除內(nèi)應力 | |
3． 淬火 | 將鋼件加熱到淬火溫度，保溫一段時間，然后在水、鹽水或油(個別材料在空氣中)中急速冷卻 | ①使鋼件獲得較高的硬度和耐磨性 ②使鋼件在回火以后得到某種特殊性能，如較高的強度、彈性和韌性等 | |
淬 火 類 別 | (1)單液淬火 | 將鋼件加熱到淬火溫度，經(jīng)過保溫以后，在一種淬火劑中冷卻。 單液淬火只適用于形狀比較簡單，技術(shù)要求不太高的碳素鋼及合金鋼件。淬火時，對于直徑或厚度大于5～8mm的碳素鋼件，選用鹽水或水冷卻；合金鋼件選用油冷卻 | |
(2)雙液淬火 | 將鋼件加熱到淬火溫度，經(jīng)過保溫以后，先在水中快速冷卻至300—400oC，然后移人油中冷卻 | ||
(3)火焰表面淬火 | 用乙炔和氧氣混合燃燒的火焰噴射到零件表面，使零件迅速加熱到淬火溫度，然后立即用水向零件表面噴射, 火焰表面淬火適用于單件或小批生產(chǎn)、表面要求硬而耐磨，并能承受沖擊載荷的大型中碳鋼和中碳合金鋼件，如曲軸、齒輪和導軌等 | ||
(4)表面感應淬 火 | 將鋼件放在感應器中，感應器在一定頻率的交流電的作用下產(chǎn)生磁場，鋼件在磁場作用下產(chǎn)生感應電流，使鋼件表面迅速加熱(2一lOmin)到淬火溫度，這時立即將水噴射到鋼件表面。 經(jīng)表面感應淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持著較好的強度和韌性。 表面感應淬火適用于中碳鋼和中等含碳量的合金鋼件 | ||
4．回火 | 將淬火后的鋼件加熱到臨界溫度以下，保溫一段時間，然后在空氣或油中冷卻 回火是緊接著淬火以后進行的，也是熱處理的最后一道工序 | ①獲得所需的力學性能。在通常情況下，零件淬火后的強度和硬度有很大提高，但塑性和韌性卻有明顯降低，而零件的實際工作條件要求有良好的強度和韌性。選擇適當?shù)幕鼗饻囟冗M行回火后，可以獲得所需的力學性能 ②穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸 ③消除內(nèi)應力 | |
回火類 別 | (1)低溫回火 | 將淬硬的鋼件加熱到150-50oC,并在這個溫度保溫一定時間，然后在空氣中冷卻,低溫回火多用于切削刀具、量具、模具、滾動軸承和滲碳零件等 | 消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應力
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(2)中溫回火 | 將淬火的鋼件加熱到350～450％，經(jīng)保溫一段時間冷卻下來,一般用于各類彈簧及熱沖模等零件 | 使鋼件獲得較高的彈性、一定的韌性和硬度
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(3)高溫回火 | 將淬火后的鋼件加熱到500～650oC，經(jīng)過保溫以后冷卻,主要用于要求高強度、高韌性的重要結(jié)構(gòu)零件，如主軸、曲軸、凸輪、齒輪和連桿等 | 使鋼件獲得較好的綜合力學性能，即較高的強度和韌性及足夠的硬度，消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應力
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5．調(diào)質(zhì) | 將淬火后的鋼件進行高溫(500～600oC)回火多用于重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類、齒輪、連桿等調(diào)質(zhì)一般是在粗加工之后進行的 | 細化晶粒，使鋼件獲得較高韌性和足夠的強度，使其具有良好的綜合力學性能
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6． 時 效 處 理 | (1)人工時效 | 將經(jīng)過淬火的鋼件加熱到100～160℃，經(jīng)過長時間的保溫，隨后冷卻 | 消除內(nèi)應力，減少零件變形，穩(wěn)定尺寸，對精度要求較高的零件更為重要
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(2)自然時效 | 將鑄件放在露天；鋼件(如長軸、絲杠等)放在海水中或長期懸吊或輕輕敲打 要經(jīng)自然時效的零件，最好先進行粗加工 | ||
7．化學熱處理 | 將鋼件放到含有某些活性原子(如碳、氮、鉻等)的化學介質(zhì)中，通過加熱、保溫、冷卻等方法，使介質(zhì)中的某些原子滲入到鋼件的表層，從而達到改變鋼件表層的化學成分，使鋼件表層具有某種特殊的性能 | ||
化 學 熱 處 理類 別 | (1)鋼滲碳 | 將碳原子滲入鋼件表層 常用于耐磨并受沖擊的零件，如:輪、齒輪、軸、活塞銷等 | 使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韌性 |
(2)鋼滲氮 | 將氮原子滲入鋼件表層 常用于重要的螺栓、螺母、銷釘?shù)攘慵?/span> | 提高鋼件表層的硬度、耐磨性、 耐蝕性 | |
(3)鋼的氰化 | 將碳和氮原子同時滲人到鋼件表層適用于低碳鋼、中碳鋼或合金鋼零件，也可用于高速鋼刀具 | 提高鋼件表層的硬度和耐磨性 | |
8．發(fā)黑 | 將金屬零件放在很濃的堿和氧化劑溶液中加熱氧化，使金屬零件表面生成一層帶有磁性的四氧化三鐵薄膜常用于低碳鋼、低碳合金工具鋼 由于材料和其他因素的影響，發(fā)黑層的薄膜顏色有藍黑色、黑色、紅棕色、棕褐色等，其厚度為0.6～O．8μm | 防銹、增加金屬表面美觀和光澤，消除淬火過程中的應力 | |
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