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冷熱處理工藝

2019-05-25 點(diǎn)擊量:

鋼件淬火冷卻到室溫后,繼續在0℃以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。冷卻到液氮溫度(-196℃)的冷處理稱(chēng)為深冷處理。
 
冷處理,是材料科學(xué)中改善金屬工件性能的一種工藝,有大幅度提高工件穩定性,降低淬火應力、提高強度的作用。
 
熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內加熱、保溫、冷卻,通過(guò)改變材料表面或內部的金相組織結構,來(lái)控制其性能的一種金屬熱加工工藝。
 
金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類(lèi)。根據加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同,每一大類(lèi)又可區分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝,可獲得不同的組織,從而具有不同的性能。   整體熱處理  是對工件整體加熱,然后以適當的速度冷卻,以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”,其中的淬火與回火關(guān)系密切,常常配合使用,缺一不可。  退火:將工件加熱到適當溫度,根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間,然后進(jìn)行緩慢冷卻,目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態(tài),獲得良好的工藝性能和使用性能,或者為進(jìn)一步淬火作組織準備。
 
正火:將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細,常用于改善低碳材料的切削性能,也有時(shí)用于對一些要求不高的零件作為熱處理。 
 
淬火:將工件加熱保溫后,在水、油或其它無(wú)機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬,但同時(shí)變脆。 
 
回火:為了降低鋼件的脆性,將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的保溫,再進(jìn)行冷卻。
 
表面熱處理 
 
只加熱工件表層,以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內部,使用的熱源須具有高的能量密度,即在單位面積的工件上給予較大的熱能,使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
 
化學(xué)熱處理  通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?;瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?;瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱,保溫較長(cháng)時(shí)間,從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后,有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火?;瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
 
鋼材冷處理一般是淬火,具體如下:
淬火后在室溫停留:淬火后,一定要使套圈內外均勻冷至室溫后進(jìn)行冷處理,否則容易開(kāi)裂,冷至室溫后馬上冷處理(一般不超過(guò)30min),否則會(huì )中止奧氏體向馬氏體的轉變。
 
冷處理溫度:冷處理的溫度主要根據鋼的馬氏體轉變終止溫度Mf,另外還要考慮冷處理對機械性能的影響及工藝性等因素。對于GCr15鋼,冷處理選用-70℃;精度要求不甚高的套圈或設備有限制時(shí),冷處理溫度可選為-40~-70℃;超精密軸承,可在-70℃~-80℃之間進(jìn)行冷處理。過(guò)冷的溫度影響軸承沖擊疲勞和接觸壽命。
 
冷處理保溫:雖然大量馬氏體的轉變是在冷到一定溫度傾刻間完成的,但為使一批套圈表面與心部都均勻達到冷處理溫度,需要一定的保溫時(shí)間,一般為1~1.5h。
 
冷處理后的回火:套圈冷處理后放在空氣中,其溫度緩慢升至室溫后及時(shí)進(jìn)行回火。溫升不能太快,否則容易開(kāi)裂;回火及時(shí),否則套圈內部較大的殘余應力會(huì )導致套圈開(kāi)裂,一般不超過(guò)2h。

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