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退火知识搜集
了解钢的分类
钢是含碳量在0.04%一2.3%之间的铁碳合金。
为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。
钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种:
1、按品质分类
(1)普通钢(P≤0.045%,S≤0.050%)
(2)优质钢(P、S均≤0.035%)
(3)高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.030%)
2、按化学成份分类
(l)碳素钢:
a.低碳钢(C≤0.25%);b.中碳钢(C(0.25司.60%);c.高碳钢(C(0.60%)。
(2)合金钢:
a.低合金钢(合金元素总含量≤5%)b.中合金钢(合金元素总含量>5一10%)c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。
3、按成形方法分类
(1)锻钢;
(2)铸钢;(3)热轧钢;(4)冷拉钢。
4、按金相组织分类
(l)退火状态的a.亚共析钢(铁素体+珠光体)b.共析钢(珠光体)c.过共析钢(珠光体+渗碳体)d.莱氏体钢(珠光体+渗体)。
(2)正火状态的:
a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。
(3)无相变或部分发生相变的
5、按用途分类
(l)建筑及工程用钢:
a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。
(2)结构钢
a.机械制造用钢:
(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢:
包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;(c)易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:
包括冷冲压用钢、冷墩用钢。
b.弹簧钢
c.轴承钢
(3)工具钢:
a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。
(4)特殊性能钢:
a,不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电工用钢
(5)专业用钢一如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
6、综合分类
(l)普通钢
a.碳素结构钢:
(a)Q195;(b)QZ15(A、B);(c)Q235(A、B、C);(d)Q255(A、B);(e)Q275。
b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢
(2)优质钢(包括高级优质钢)
a.结构钢:
(a)优质碳素结构钢;(b)合金结构钢;(c)弹簧钢;(d)易切钢;(e)轴承钢;(f)特定用途优质结构钢。
b.工具钢:
(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。
c.特殊性能钢:
(a)不锈耐酸钢;(b)耐热钢;(c)电热合金钢;(d)电工用钢;(e)高锰耐磨钢。
6、按冶炼方法分类
(l)按炉种分
a.平炉钢:
(a)酸性平炉钢;(b)碱性平炉钢。
b.转炉钢:
(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。
或(a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢;(c)顶吹转炉钢。
d.电炉钢:
(a)电弧炉钢;(b)电渣炉钢;(c)感应炉钢;(d)真空自耗炉钢;(e)电子束炉钢。
(2)按脱氧程度和浇注制度分
a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。
改善钢的性能,主要有两个途径
(1)调整钢的化学成分,加入合金元素
(2)钢的热处理,改变组织结构
热处理工艺—钢的热处理
⏹改善钢的性能主要有两个途径
Ø调整钢的化学成分
Ø热处理
⏹钢的热处理——将钢在固态下加热到一定的温度后保温一定时间,再以适当的冷却速度进行冷却,从而改变钢的内部组织,提高钢的性能,延长机器的使用寿命的热加工工艺。
⏹热处理工艺有许多种,但主要是由加热、保温和冷却三个阶段。
热处理工艺的分类
⏹常规热处理:
退火、正火、淬火、回火
火焰加热表面淬火
表面淬火
感应加热表面淬火
⏹表面热处理
渗碳
化学热处理渗氮(氮化)
碳氮共渗
⏹热处理特点:
热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能,而不改变其形状。
⏹热处理适用范围:
只适用于固态下发生相变的材料,不发生固态相变的材料不能用热处理强化。
热处理
热处理:
通过加热,保温,冷却等操作方法,使钢的组织结构发生变化,以获得所需性能的一种加工工艺。
分类:
普通热处理:
退火,正火,淬火,回火
表面热处理:
表面淬火(火焰加热,感应加热),化学热处理(渗碳,氮化,碳氮共渗)
退火:
把钢加热到临界点Ac1以上或以下的一定温度,保温一段时间,随后在炉中或埋入炉中或导热性较差的介质中,使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的稳定的组织。
目的:
①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工性;
②提高钢的塑韧性,便于成形加工;
③细化晶粒,均匀组织,以改善钢件毛坯的机械性能;
④消除工件内的残余应力;
⑤为淬火做好组织准备。
•退火工艺的种类
①均匀化退火(扩散退火)
均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性,将其加热到高温,长时间保持,然后进行缓慢冷却,以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。
均匀化退火的加热温度一般为Ac3+(150~200℃),即1050~1150℃,保温时间一般为10~15h,以保证扩散充分进行,大道消除或减少成分或组织不均匀的目的。
由于扩散退火的加热温度高,时间长,晶粒粗大,为此,扩散退火后再进行完全退火或正火,使组织重新细化。
②完全退火
完全退火又称为重结晶退火,是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织的退火工艺。
完全退火主要用于亚共析钢,一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材,有时也用于它们的焊接构件。
完全退火不适用于过共析钢,因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上,在缓慢冷却时,渗碳体会沿奥氏体晶界析出,呈网状分布,导致材料脆性增大,给最终热处理留下隐患。
完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+(30~50℃);合金钢为Ac3+(500~70℃);保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用的设备型号等多种因素确定。
为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变,完全退火的冷却必须是缓慢的,随炉冷却到500℃左右出炉空冷。
③不完全退火
不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1~Ac3之间温度,达到不完全奥氏体化,随之缓慢冷却的退火工艺。
不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等,其目的是细化组织和降低硬度,加热温度为Ac1+(40~60)℃,保温后缓慢冷却。
④等温退火
等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3(或Ac1)温度,保持适当时间后,较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持,使奥氏体转变为珠光体型组织,然后在空气中冷却的退火工艺。
等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢,其目的是细化组织和降低硬度。
亚共析钢加热温度为Ac3+(30~50)℃,过共析钢加热温度为Ac3+(20~40)℃,保持一定时间,随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变,然后出炉空冷。
等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。
⑤球化退火(由于加热到Ac1+30-50℃,此时未溶的渗碳体小质点可作为冷却时渗碳体析出的核心,使渗碳体发生球化,变成球状或粒状渗碳体长大,故称为球化退火)
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织,其中的渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,和片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形(如冲压、冷镦等)的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20~40)℃或Acm-(20~30)℃,保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的,只是片状珠光体转变成奥氏体,及少量过剩碳化物溶解。
因此,它不可能消除网状碳化物,如过共析钢有网状碳化物存在,则在球化退火前须先进行正火,将其消除,才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多,最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却,冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温,等温时间为其加热保温时间的1.5倍。
等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比,球化退火不仅可缩短周期,而且可使球化组织均匀,并能严格地控制退火后的硬度。
⑥再结晶退火(中间退火)
再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上,保持适当时间,使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒,以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。
⑦去应力退火
去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力,如不及时消除,将使工件在加工和使用过程中发生变形,影响工件精度。
采用去应力退火消除加工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A1,因此,在整个热处理过程中不发生组织转变。
内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。
为了使工件内应力消除得更彻底,在加热时应控制加热温度。
一般是低温进炉,然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。
焊接件得加热温度应略高于600℃。
保温时间视情况而定,通常为2~4h。
铸件去应力退火的保温时间取上限,冷却速度控制在(20~50)℃/h,冷至300℃以下才能出炉空冷。
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