鋼材熱處理工藝中的“四把火”，基礎(chǔ)
在金屬冶煉過程中，同樣的原材料配比，采用不同的熱處理工藝，會得到組織結(jié)構(gòu)和物理性能各異的產(chǎn)品，導(dǎo)致在直讀光譜儀上測試時得到不同的測試結(jié)果。所以在用直讀光譜儀測樣時，一般建議用戶使用對應(yīng)的標(biāo)樣進(jìn)行類型校準(zhǔn)。通過學(xué)習(xí)熱處理中最為典型的“四把火”工藝，我們可以大致了解樣品中的組織結(jié)構(gòu)和物理性能差異。
一、退火
將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它隨爐緩慢冷卻的熱處理方法，稱為退火。退火得到的組織通常是珠光體和鐵素體。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化，細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力。同時，退火可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。退火可以消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，大多屬于半成品熱處理，或稱作預(yù)備熱處理。退火絲是利用退火工藝生產(chǎn)典型金屬制品，如下圖。退火絲是用低碳鋼冷拔、加熱、恒溫、保溫等工藝而成的一種軟質(zhì)鐵絲產(chǎn)品。鐵絲按用途不同，成分也不一樣。將熾熱的金屬坯軋成6.5mm粗的鋼條也就是盤條，再將其放入拉絲裝置內(nèi)拉成不同直徑的線，并逐步縮小拉絲盤的孔徑，進(jìn)行冷卻、退火、涂鍍等加工工藝制成各種不同規(guī)格的鐵絲。
二、正火
正火是將鋼加熱到某溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法，得到的組織通常是索氏體。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對亞共析鋼正火可細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性能。正火與退火的不同點(diǎn)是正火冷卻速度比退火冷卻速度更快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)小一些，其力學(xué)性能也有所提高。正火主要應(yīng)用于：①低碳鋼。正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預(yù)處理;②中碳鋼?？纱嬲{(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理;③工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等?？梢韵祷蛞种凭W(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織;④鑄鋼件?？梢约?xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能;⑤大型鍛件。可作為最后熱處理，從而避免淬火時較大的開裂傾向;⑥球墨鑄鐵。使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。
三、淬火
淬火是將鋼加熱到某溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火冷卻介質(zhì)中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的降溫條件急速冷卻，而獲得以馬氏體或下貝氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但要降低其塑性。常用的淬火冷卻介質(zhì)有水、油、堿水和鹽類溶液等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工具、模具、量具及要求表面耐磨的零件，如齒輪、軋輥、滲碳零件等。另外，淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。表面淬火常用的方法有感應(yīng)淬火和火焰淬火，如下圖。
四、回火
將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻的熱處理方法稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能。根據(jù)回火溫度的不同，可將回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。
(1)低溫回火(150-250℃)
低溫回火所得組織為回火馬氏體，其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具、量具、沖模、滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為60HRC左右。
(2)中溫回火(350-500℃)
中溫回火的目的是獲得高的屈服強(qiáng)度、彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為45HRC左右。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。因此，廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件，如連桿、螺栓、齒輪及軸類等。回火后硬度一般為260HBW左右。
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