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材料热处理的“火”至怎样烧的？总结一定要掌握的三种热处理技巧 -热处理展-工业炉展-2024第二十四届广州国际热处理、工业炉展览会-巨浪展览—The 24th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2023年12月5日 热处理展-工业炉展-heat treatment expo-furnace expo |
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热处理是赋予机械内在质量的灵魂，目前的状况是：国有企业技术人员老化和严重流失，原有民营企业热处理技术人员十分稀少，新建民企需要大量的技术人员。所以一直以来，国内的热处理技术仍然赶不上国外的技术，当然，国内热处理的发展需求也是不容小觑的，燃烧吧，机械人当自强！
金属等材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。没有好的热处理，再好看的材料都是样子货。大家都希望自己用的器材不要嘎嘣脆，却要一级棒！可是究竟要怎么做到这一切？请搬好你的小板凳，专心往下读！
什么是热处理？
热处理，简单来说是将材料加热到一定的温度，保温一定的时间后，以一定的速率，降温到室温或更低，从而改善材料的组织结构，以获得性能优异的材料。一般是我们指对金属材料的处理比较多。
热处理有多重要
热处理是从内在改善材料的质量、性能，提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。而这一般不是肉眼所能看到的。
人类何时从热处理中顿悟？在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人类所认识。“退火工艺”的发明，应该说是人类金属热处理的开端。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢材的硬度，“淬火工艺”在中国得到了迅速发展。
常用的热处理方法
退火与正火
退火与正火的目的是使钢的成分均匀化，细化晶粒，改善组织，消除加工应力，降低硬度，改善切削性能等，作为毛坯的预备热处理，为下一步冷、热加工或热处理工序作准备。
对性能要求不高的钢件，正火可以作为最终热处理工序。
淬火与回火
淬火是热处理强化中最重要的工序，其目的是使钢获得较高的强度和硬度。
淬火钢在回火过程中硬度和强度不断下降，而塑性和韧性逐渐提高，同时降低和消除了工件的残余应力，避免开裂。
即，淬火后的钢件再经回火可获得良好的综合力学性能，并可保持在使用过程中的尺寸稳定性。
淬火可与多种回火工艺结合，其中淬火与高温回火合称为调质处理。
表面淬火：表面淬火可使工件表层具有较高的硬度、耐磨性和抗疲劳强度，而芯部却有良好的韧性和塑性。
一定要掌握的三种热处理技巧
工件的热处理畸变，按其产生时期来分，有淬火时产生的畸变(即淬火畸变)和热处理后放置时间内产生的畸变(即时效畸变)。按产生畸变的形式可分为：形状畸变(几何形状的翘曲、扭曲、弯曲)和体积畸变(体积的胀缩)。然而，实际上这两种形式的畸变很少单独存在，由于钢材成分、工件加工形状差异和工艺操作等因素影响，上述两种形式经常同时发生。
1.形状畸变
工件热处理的形状畸变有多种原因。加热过程中残余应力的释放，淬火时产生的热应力、组织应力以及工件自重都会使工件发生不均匀的塑性变形而造成形状畸变。
工件细长，炉底不平，工件在炉中呈搭桥状态放置时，当加热至奥氏体化温度下保温过程中，常因自重产生蠕变畸变，这种畸变与热处理应力无关。工件在热处理前由于各种原因可能存在内应力，例如，细长零件经过校直，大进给量切削加工，以及预先热处理操作不当等因素，都会在工件中形成残余应力。热处理加热过程中，由于钢的屈服强度随温度的升高而降低，当工件中某些部位的残余应力达到其屈服时，就会引起工件的不均匀塑性变形而造成形状畸变和残余应力的松弛。
加热时产生的热应力，受钢的化学成分、加热的速度、工件的大小形形状的影响很大。导热性差的高合金钢，加热速度过快，工件尺寸大、形状复杂、各部分厚薄不均匀，会致使工件各部分的热膨胀程度不同而形成很大的热应力，导致工件不均匀塑性变形，从而产生形状畸变。
与工件加热时情况相比，工件冷却时产生的热应力和组织应力对工件的变形影响更大。热应力引起的变形主要发生在热应力产生的初期，这是因为冷却初期工件内部仍处于高温状态，塑性好，在瞬时热应力作用下，心部因受多向压缩易发生屈服而产生塑性变形。冷却后期，随工件温度的降低，钢的屈服强度升高，相对来说塑性变形变得更加困难，冷却至室温后，冷却初期的不均匀塑性变形得以保持下来造成工件的变形。
2.体积畸变
工件经热处理后其金相组织发生了改变，各种组织的比体积差异引起工件呈比例的胀缩，体积变化不会影响该工件原来的形状。例如，齿轮轴的轴向伸长、缩短等。这类畸变量一般较小，目测很难判断。
工件的体积畸变与各相组织转变时成分和合应力有关，而与热处理应力作用的大小无关。体积变化的大小与下列因素和条件有关：①淬火前后组织比体积差越大，体积的畸变越大;②提高淬火温度，奥氏体中合金元素的含量提高，使马氏体的比体积增大，残留奥氏体增加;③全部淬透后的工件体积畸变最大。
3.微畸变
微畸变是由于热处理后的不稳定组织(如淬火后的马氏体和残留奥氏体)和不稳定的应力状态(无论压应力或拉应力)，在常温或零下温度较长时间的放置或使用过程中，逐渐发生转变并趋于稳定，由此而伴随有畸变的出现。例如，渗碳或感应淬火后的齿轮齿形、表面形状的变化(如公法线长度和齿厚变化)，其是造成齿轮工作时产生噪声的原因之一。
来源：Easy建造师，上海华越国际，中科普金
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