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    干货!一文带你了解正火、退火、淬火、回火

    发布时间(jiān): 2019-10-15 来源:洛阳(yáng)九州网页版和顺祥机械有限公司 点(diǎn)击:1767

    干货!一文带你了解正火、退火(huǒ)、淬火、回火

    退火与回火(huǒ)的区别在(zài)于(yú):(简单地说(shuō),退火就(jiù)是不要硬度,回(huí)火还保留一定硬度)。

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    回火:

      高温回火所得组织为回火索氏体(tǐ)。回火一般不单独使用,在零件(jiàn)淬火处理后进行回火(huǒ),主要目(mù)的是消除淬火应力,得到要求的组(zǔ)织(zhī),回火根(gēn)据回火温度(dù)的(de)不同分为低温、中温(wēn)和高温回火(huǒ)。分别得到回(huí)火马氏体、屈氏体(tǐ)和(hé)索氏(shì)体。

      其中淬火后(hòu)进行高温回火相结合的热(rè)处理称为调(diào)质处理,其(qí)目的(de)是获(huò)得强度,硬度和塑(sù)性,韧性都较(jiào)好的综(zōng)合机(jī)械性(xìng)能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床(chuáng)等的重要结构零件,如连(lián)杆,螺栓,齿轮及轴类。回火后硬度一般(bān)为HB200-330。

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    退火:

      退火过程中发生得(dé)是珠光体转变,退(tuì)火的(de)主要目的是使金(jīn)属(shǔ)内部组织达到(dào)或(huò)接近平衡状(zhuàng)态,为后(hòu)续(xù)加工和***终热处理做准备。去应力退火是为(wéi)了消除由于塑性形变加工、焊接等而(ér)造成的以及铸件内存在(zài)的残(cán)余(yú)应(yīng)力而进行的退火工(gōng)艺。锻造、铸造(zào)、焊接以及切(qiē)削加(jiā)工后的工件内部存在内应力,如不及时(shí)消除,将使(shǐ)工件在加工和使用过程(chéng)中发生变形,影响工件精(jīng)度。采用(yòng)去应力退火消除加工过程中产(chǎn)生的内应力十(shí)分重要。去应力退火的加(jiā)热(rè)温度低于相变温度,因(yīn)此,在整个(gè)热(rè)处理过程中不发生组(zǔ)织(zhī)转(zhuǎn)变(biàn)。

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    内应力(lì)主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然(rán)消除的(de)。为了使工件内应(yīng)力消除得更彻底,在加热(rè)时应控制(zhì)加热温度。一般是低温(wēn)进炉,然后以100℃/h左右得加热速度加(jiā)热到规定温度。焊接件得加热温度应(yīng)略高(gāo)于(yú)600℃。保温时间视情况而(ér)定,通常为(wéi)2~4h。铸件去应力退火(huǒ)的保(bǎo)温时间取上限(xiàn),冷却速(sù)度控制在(20~50)℃/h,冷至300℃以(yǐ)下才(cái)能出炉空冷。时效处理(lǐ)可分(fèn)为(wéi)自然时效和(hé)人工时效(xiào)两种(zhǒng)自然时(shí)效(xiào)是(shì)将(jiāng)铸件(jiàn)置于露天场地半年(nián)以上,便其缓缓地发(fā)生,从而使残余应力消除或减少,人工(gōng)时效(xiào)是(shì)将铸件加热到550~650℃进(jìn)行去应(yīng)力(lì)退火,它(tā)比(bǐ)自(zì)然时效节省(shěng)时间,残余(yú)应力去除较为彻底。

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    什(shí)么叫回火?

      回火是(shì)将(jiāng)淬火后的(de)金(jīn)属成材(cái)或零件加热到某一温度,保温一定时(shí)间(jiān)后(hòu),以一定方式冷却的热处理工艺,回火是淬(cuì)火后紧接着(zhe)进行(háng)的(de)一(yī)种操作,通常(cháng)也(yě)是工件(jiàn)进行热处理的***后一(yī)道(dào)工序,因而把(bǎ)淬火(huǒ)和回火的联合工(gōng)艺(yì)称为***终热处理。淬火与回(huí)火的主(zhǔ)要目的是:

      1)减少内(nèi)应力和降低脆性,淬火件(jiàn)存在着很大的(de)应力和脆性,如没有及时回火(huǒ)往往会(huì)产生变形甚(shèn)至(zhì)开裂。

      2)调整工件的机械性能,工件淬火后,硬度高,脆(cuì)性(xìng)大,为了满足各种(zhǒng)工件(jiàn)不同的性能要求,可以通过回火来调(diào)整,硬度,强(qiáng)度,塑性和韧性。

      3)稳(wěn)定工(gōng)件尺寸。通过回火可使(shǐ)金相组(zǔ)织趋于稳定,以保证在以(yǐ)后的使用过程中不再发生变形。

      4)改(gǎi)善某(mǒu)些合金钢的切削(xuē)性能。

      在生产中,常根(gēn)据对工件性能的要求(qiú)。按加热温度的不同,把(bǎ)回火分为低温回火,中温回(huí)火(huǒ),和高温回火。淬火和随后(hòu)的高温回(huí)火相结合的热(rè)处(chù)理工艺称为调(diào)质,即(jí)在具有(yǒu)高(gāo)度强度的同时,又有好(hǎo)的塑性(xìng)韧性(xìng)。主要用于处理随较大载荷的机器(qì)结(jié)构零(líng)件,如机床主轴,汽车后桥半(bàn)轴,强力齿轮等(děng)。

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    什么叫淬(cuì)火(huǒ)?

      淬火是把金属成(chéng)材或零件加热到(dào)相变温度以上,保(bǎo)温后,以大(dà)于临界冷却(què)速度(dù)的急剧冷却,以获得马氏体(tǐ)组织(zhī)的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织,再经回火后,使工件(jiàn)获得良好的使用性(xìng)能,以充分发挥材料(liào)的潜力。其主要目的是:

      1)提高金属(shǔ)成(chéng)材或零件的机械性能。例如:提高工具、轴承等的硬度(dù)和耐磨性,提高弹簧的弹性极限(xiàn),提高轴类零件的综合机械性能等。

      2)改善某些特殊钢的材(cái)料性能或化(huà)学性能。如提高不(bú)锈钢的耐蚀(shí)性,增加磁钢的永磁性等。

      淬火(huǒ)冷却时,除需合(hé)理选用淬火介质外,还要有(yǒu)正确的淬(cuì)火方法,常用的淬火方法,主(zhǔ)要有单(dān)液淬(cuì)火,双液淬火,分级淬火、等温淬火,局部淬火等(děng)。

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    正火、退(tuì)火(huǒ)、淬(cuì)火、回(huí)火、的区别(bié)与(yǔ)联系?

      正火有以下目的(de)和用途:

      ① 对亚共析钢(gāng),正火用以消除铸、锻(duàn)、焊件(jiàn)的过(guò)热粗(cū)晶组织和魏氏(shì)组织,轧材中(zhōng)的带状组织;细化晶粒;并可作为淬火前的预先热处理。

      ② 对过共析钢,正火可以消除网(wǎng)状二(èr)次渗(shèn)碳体,并使珠光体(tǐ)细化,不但改善机械性(xìng)能,而且有利于以(yǐ)后(hòu)的球化退火。

      ③ 对(duì)低碳深冲薄(báo)钢板,正火(huǒ)可以消除晶界的游离渗碳体,以(yǐ)改(gǎi)善其深冲性能。

      ④ 对低碳钢和低碳低合金钢,采用(yòng)正火(huǒ),可得到(dào)较多的细片状珠光体组织,使硬度增高到HB140-190,避免(miǎn)切削时的“粘刀”现象,改善切(qiē)削加工性(xìng)。对中碳钢(gāng),在既可(kě)用正(zhèng)火(huǒ)又可用退火(huǒ)的场合(hé)下,用正火更(gèng)为(wéi)经济和方便。

      ⑤ 对普通中碳结构钢,在力学(xué)性能要求不(bú)高的场合下,可用正火代替淬火加高温回火,不仅操(cāo)作(zuò)简(jiǎn)便,而且使钢材的组织和尺寸(cùn)稳定。

      ⑥ 高温正火(Ac3以上150~200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件的成分偏析(xī)。高温正(zhèng)火(huǒ)后的(de)粗大晶粒可通(tōng)过随后第二次(cì)较低温度的正火予以细(xì)化。

      ⑦ 对(duì)某些用于汽轮(lún)机和锅炉的低、中碳合金钢,常(cháng)采(cǎi)用(yòng)正火以获得贝氏(shì)体组织,再经高温回火,用于400~550℃时具有良好的抗蠕变能力。

      ⑧ 除钢件(jiàn)和(hé)钢材以外,正火还广(guǎng)泛用于球墨铸铁热处理,使其(qí)获得珠光体基体(tǐ),提(tí)高球墨(mò)铸铁(tiě)的强度(dù)。

      由(yóu)于正火的(de)特点是空气冷却(què),因而环境气温、堆(duī)放方式、气流及工件尺寸对正火(huǒ)后的组织和(hé)性能均(jun1)有影(yǐng)响。正(zhèng)火组织还可作为合金钢的一种(zhǒng)分(fèn)类方法。通常根(gēn)据直径为25毫(háo)米的试样加热到900℃后(hòu),空冷得(dé)到的组织(zhī),将合金钢分(fèn)为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和(hé)奥氏体钢(gāng)。

      退火是将金属缓慢加热到一定(dìng)温度,保持(chí)足够时间,然后以适宜速度冷却的一种金属(shǔ)热(rè)处理工艺。退火热(rè)处理(lǐ)分为完全退火,不完全退火和去应(yīng)力(lì)退火。退火材料的力学性(xìng)能可以用拉伸试验来检测,也可以用硬度试验来(lái)检测。许多钢材都是以(yǐ)退火(huǒ)热(rè)处理状(zhuàng)态供货(huò)的,钢(gāng)材硬(yìng)度(dù)检测可以采用洛氏硬(yìng)度(dù)计,测试HRB硬度,对(duì)于较薄的钢(gāng)板、钢带(dài)以及薄壁钢管,可(kě)以(yǐ)采用表面洛氏硬度计,检测HRT硬度(dù)。

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    退(tuì)火的目的在于:

      ① 改善或(huò)消(xiāo)除钢铁在铸造、锻(duàn)压(yā)、轧制和焊接(jiē)过程中所造(zào)成的(de)各种组(zǔ)织缺陷以及残余应力,防止(zhǐ)工件变形、开裂。

      ② 软化工(gōng)件(jiàn)以便进行切削(xuē)加工。

      ③ 细化晶(jīng)粒,改(gǎi)善组织以提高工件的机(jī)械性能。

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

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    常用(yòng)的退火(huǒ)工艺有:

      ① 完全退火。用以细化中、低碳钢经铸(zhù)造、锻压和焊接后出现的力(lì)学(xué)性能不佳的粗大过(guò)热组织(zhī)。将工件加热到铁素体全部转变(biàn)为(wéi)奥(ào)氏体的温度以上30~50℃,保(bǎo)温一段时(shí)间,然后随炉缓慢冷却(què),在冷却过(guò)程中奥氏体再次发生转变,即可使钢的组织变细。

      ② 球(qiú)化退火。用以降低工(gōng)具钢和轴承钢锻(duàn)压后的偏高硬度。将工件加热到(dào)钢开(kāi)始形(xíng)成奥(ào)氏(shì)体的温度以上20~40℃,保温后缓慢(màn)冷却(què),在冷却(què)过程中(zhōng)珠光(guāng)体中的片层状渗碳体变(biàn)为球状,从而降低(dī)了硬度。

      ③ 等温退火。用(yòng)以降低某些(xiē)镍、铬含(hán)量(liàng)较(jiào)高的(de)合(hé)金(jīn)结构钢的高硬度,以进行切削加工。一般先以较快速度(dù)冷却到奥氏(shì)体***不稳定的温度,保温适当时(shí)间,奥氏体转变为托氏体或索(suǒ)氏体(tǐ),硬(yìng)度(dù)即(jí)可降 低。

      ④ 再结晶(jīng)退(tuì)火(huǒ)。用(yòng)以消除金属线(xiàn)材、薄板(bǎn)在冷拔、冷轧过程(chéng)中的硬化现象(硬度升高、塑性下降)。加热温(wēn)度一般为钢开(kāi)始形成奥氏体的温度(dù)以(yǐ)下(xià)50~150℃ ,只有这样才(cái)能消除加工硬(yìng)化效应使(shǐ)金属软(ruǎn)化。

      ⑤ 石墨化退火。用以使(shǐ)含有大量(liàng)渗碳体的铸(zhù)铁变成塑(sù)性良好(hǎo)的可(kě)锻铸铁。工艺操作是将铸件(jiàn)加(jiā)热(rè)到950℃左右(yòu),保温一定时间后(hòu)适当冷却,使渗碳体分(fèn)解形成团(tuán)絮状(zhuàng)石墨。

      ⑥ 扩散退火。用以使合(hé)金铸件化学成分(fèn)均匀化,提高其使用性能。方法是(shì)在(zài)不发生(shēng)熔化(huà)的前提下,将铸件加(jiā)热到(dào)尽可能高的温度,并长时间保温,待合金中各种元素扩散趋(qū)于均匀分布后(hòu)缓冷。

      ⑦ 去应力退火。用(yòng)以消除钢铁铸件(jiàn)和焊(hàn)接件的内(nèi)应力。对于钢铁制品加(jiā)热(rè)后开(kāi)始形成奥氏体(tǐ)的温度(dù)以下100~200℃,保温后在空气(qì)中冷却,即可消除内应力。

      淬火,金属和玻璃(lí)的(de)一种热处(chù)理(lǐ)工艺。把合金制品或玻璃(lí)加热到一定温度,随即在(zài)水、油或空气中急速冷却(què),一般(bān)用(yòng)以提高合(hé)金的硬度(dù)和强度。通称“蘸火”。将经过淬火的工件重新加热到(dào)低于下(xià)临界温(wēn)度的适当温度,保(bǎo)温一段时间后在空气或水(shuǐ)、油等(děng)介(jiè)质中冷(lěng)却(què)的金属热处理。

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    钢铁工件在(zài)淬(cuì)火(huǒ)后具(jù)有以下特点:

      ① 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平(píng)衡(即(jí)不稳定)组(zǔ)织。

      ② 存在较大内应力。

      ③ 力学性能不(bú)能满足要求。因此,钢铁(tiě)工件淬火后(hòu)一(yī)般都要经(jīng)过回火。

      回火的作用在于:

      ① 提高组织稳定性,使工件(jiàn)在使用(yòng)过程(chéng)中不再发生组织(zhī)转变,从而使工件几何尺寸和(hé)性能保持稳定。

      ② 消除内应力,以便改善工件的(de)使(shǐ)用性能并稳定工(gōng)件几(jǐ)何(hé)尺寸(cùn)。

      ③ 调整(zhěng)钢铁(tiě)的力学性能以满足使用要求。

      回火之所以具有(yǒu)这些作用(yòng),是因为温度升高时(shí),原子活动能力增强,钢(gāng)铁(tiě)中(zhōng)的铁、碳(tàn)和(hé)其他合(hé)金元素的原子可以较快地进(jìn)行扩散(sàn),实现(xiàn)原(yuán)子的(de)重新(xīn)排列(liè)组合(hé),从而使不稳(wěn)定的不平衡组织逐步转变为(wéi)稳定(dìng)的平衡组织。内应力的(de)消除还与温度升高时金属强度(dù)降低有关(guān)。一般(bān)钢铁回火时,硬度和强度下(xià)降,塑性提高。回(huí)火温度越高,这些(xiē)力学性能的变化越大。有(yǒu)些合金元素含量(liàng)较高的合金钢,在某一温度范围回火时(shí),会析出一些颗粒细(xì)小的金属化合物,使(shǐ)强度(dù)和硬度上升。这种现(xiàn)象称为(wéi)二次硬化。

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    回火要求(qiú):用途不同(tóng)的工件(jiàn)应在不同温度下回火,以满足使用中的要求(qiú)。

      ① 刀具、轴承、渗碳淬(cuì)火零件、表面淬火零件(jiàn)通常(cháng)在250℃以下进行低温回火。低(dī)温回火后硬(yìng)度变化不大,内(nèi)应力减小(xiǎo),韧(rèn)性稍有提高。

      ② 弹簧在350~500℃下中温回火,可获得较高的弹(dàn)性和必要的韧性。

      ③ 中碳结构钢制(zhì)作的零(líng)件通常在500~600℃进行(háng)高温回火(huǒ),以获得适宜的强度与韧性的良(liáng)好配合。

      淬火加(jiā)高温回火的(de)热处理工艺总称为调(diào)质。

      钢(gāng)在300℃左右回火时,常(cháng)使其脆性增大,这种现象称(chēng)为***类回火脆(cuì)性。一般不应在这个温度区间回火。某(mǒu)些(xiē)中碳合金结构钢在(zài)高温(wēn)回火后,如果(guǒ)缓(huǎn)慢冷至(zhì)室温(wēn),也易于(yú)变脆。这种现象(xiàng)称为第二类回火脆性。在钢中加入钼,或回(huí)火时在油或水中冷却,都可(kě)以防止(zhǐ)第二类回火(huǒ)脆性(xìng)。将第二类回火(huǒ)脆性的钢重新加热至原来的(de)回火温度,便可(kě)以消除这种脆性。

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    一.钢的退火

      概念:将钢加热、保温后缓(huǎn)慢冷却,以获得接近平衡(héng)组织的工艺过程。

      1、完全退火

      工艺:加(jiā)热(rè)Ac3以上30-50℃→保(bǎo)温→随炉冷到500度以下→空(kōng)冷室(shì)温。

      目的:细化(huà)晶粒,均匀组织 ,提高(gāo)塑韧性,消除内应力,便于机械加工。

      2、等温退火

      工(gōng)艺(yì):加(jiā)热Ac3以上→保温→快冷至珠光体转变(biàn)温度→等温停留→转变为P→出炉空冷;

      目的:同上(shàng)。但时间(jiān)短,易控制,脱氧、脱碳小。(适(shì)用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件)。

      3、球(qiú)化退火

      概念:是(shì)使钢中的(de)渗碳(tàn)体球化的工艺过程。

      对(duì)象:共析钢和(hé)过共析钢

      工艺:

      (1)等温球化退火加(jiā)热Ac1以上20-30度→保温→迅速冷却到Ar1以(yǐ)下20度→等温→随炉冷至600度左(zuǒ)右→出炉空冷。

      (2)普通球化退(tuì)火加热Ac1以上20-30度→保(bǎo)温→极缓慢(màn)冷却至600度(dù)左右(yòu)→出(chū)炉空(kōng)冷。(周(zhōu)期(qī)长,效率低,不适用)。

      目的:降低硬度(dù)、提高塑(sù)韧性,便于切(qiē)削加工。

      机理:使片状或网状渗碳体变成颗粒状(zhuàng)(球状)

      说(shuō)明:退火加热时,组织没有(yǒu)完全A化(huà),所以(yǐ)又称不完全(quán)退火。

      4、去应力(lì)退火

      工艺:加热到Ac1以下某一(yī)温度(500-650度)→保(bǎo)温→缓冷至室温。

      目(mù)的:消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力,稳定工件(jiàn)尺(chǐ)寸。

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    二(èr).钢的回火

      工艺:将淬(cuì)火后的(de)钢重新加热到(dào)A1以(yǐ)下某一(yī)温度(dù)保温,然后冷却(一般空冷)至室(shì)温。

      目的:消除淬火产(chǎn)生(shēng)的内应力,稳(wěn)定工件尺寸,降低脆(cuì)性,改善切削加工(gōng)性能。

      力学性能:随(suí)着回火(huǒ)温度的升高,硬(yìng)度、强度下降,塑性韧性升高。

      1、低温回火:150-250℃ ,M回,减少内应力和(hé)脆性,提(tí)高塑韧(rèn)性(xìng),有(yǒu)较高的硬度和耐磨性(xìng)。用于制作量具、刀具和滚动轴承等。

      2、中温回火:350-500℃ ,T回,具有较高的弹性,有一定的塑性和(hé)硬度。用于制(zhì)作弹簧、锻模(mó)等。

      3、高温回火(huǒ):500-650℃ ,S回(huí),具有良(liáng)好的综合力学性能。用(yòng)于制作齿轮、曲轴等(děng)。


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