Общие процессы термообработки металлических материалов

Термическая обработка – очень важный этап обработки металлических материалов.Термическая обработка позволяет изменить физико-механические свойства металлических материалов, улучшить их твердость, прочность, ударную вязкость и другие свойства.

Чтобы гарантировать, что конструкция продукта безопасна, надежна, экономична и эффективна, инженерам-строителям обычно необходимо понимать механические свойства материалов, выбирать подходящие процессы термообработки на основе проектных требований и характеристик материалов, а также улучшать их характеристики и продолжительность жизни.Ниже приведены 13 процессов термообработки металлических материалов, которые, надеюсь, будут полезны каждому.

1. Отжиг

Процесс термообработки, при котором металлические материалы нагреваются до соответствующей температуры, выдерживаются в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждаются.Целью отжига является главным образом снижение твердости металлических материалов, улучшение пластичности, облегчение резки или обработки давлением, уменьшение остаточных напряжений, улучшение однородности микроструктуры и состава или подготовка микроструктуры к последующей термообработке.Обычные процессы отжига включают рекристаллизационный отжиг, полный отжиг, сфероидизационный отжиг и отжиг для снятия напряжений.

Полный отжиг: Уточните размер зерна, однородную структуру, уменьшите твердость, полностью устраните внутреннее напряжение.Полный отжиг подходит для поковок или стальных отливок с содержанием углерода (массовая доля) ниже 0,8%.

Сфероидизирующий отжиг: снижает твердость стали, улучшает характеристики резания и подготавливает к будущей закалке, чтобы уменьшить деформацию и растрескивание после закалки.Сфероидизирующий отжиг подходит для углеродистых и легированных инструментальных сталей с содержанием углерода (массовой долей) более 0,8%.

Отжиг для снятия напряжений: устраняет внутренние напряжения, возникающие при сварке и холодной правке стальных деталей, устраняет внутренние напряжения, возникающие при прецизионной обработке деталей, и предотвращает деформацию при последующей обработке и использовании.Отжиг для снятия напряжений подходит для различных отливок, поковок, сварных деталей и деталей, полученных холодной экструзией.

2. Нормализация

Это относится к процессу термообработки, заключающемуся в нагреве стали или стальных компонентов до температуры на 30-50 ℃ выше Ac3 или Acm (температура верхней критической точки стали), выдержке их в течение соответствующего времени и охлаждении на неподвижном воздухе.Целью нормализации является главным образом улучшение механических свойств низкоуглеродистой стали, улучшение обрабатываемости, измельчение зерна, устранение структурных дефектов и подготовка структуры к последующей термообработке.

3. Закалка

Это относится к процессу термообработки, при котором стальной компонент нагревается до температуры выше Ac3 или Ac1 (нижняя критическая точка стали), выдерживается в течение определенного периода времени и затем получает мартенситную (или бейнитную) структуру при температуре соответствующая скорость охлаждения.Целью закалки является получение необходимой мартенситной структуры стальных деталей, повышение твердости, прочности и износостойкости заготовки, подготовка структуры к последующей термообработке.

Обычные процессы закалки включают закалку в соляной ванне, мартенситную ступенчатую закалку, изотермическую закалку в бейните, поверхностную закалку и локальную закалку.

Однократная жидкостная закалка. Одинарная жидкостная закалка применима только к деталям из углеродистой и легированной стали с относительно простой формой и низкими техническими требованиями.При закалке деталей из углеродистой стали диаметром или толщиной более 5-8 мм следует использовать соленую воду или водяное охлаждение;Детали из легированной стали охлаждаются маслом.

Двойная жидкостная закалка: Нагрейте стальные детали до температуры закалки, после изоляции быстро охладите их в воде до 300-400 ºC, а затем перенесите в масло для охлаждения.

Поверхностная закалка пламенем: Поверхностная закалка пламенем подходит для крупных деталей из среднеуглеродистой стали и среднеуглеродистых легированных сталей, таких как коленчатые валы, шестерни и направляющие, для которых требуются твердые и износостойкие поверхности и которые могут выдерживать ударные нагрузки при единичном или мелкосерийном производстве. .

Поверхностная индукционная закалка. Детали, прошедшие поверхностную индукционную закалку, имеют твердую и износостойкую поверхность, сохраняя при этом хорошую прочность и ударную вязкость в сердцевине.Поверхностная индукционная закалка подходит для деталей из среднеуглеродистой и легированной стали с умеренным содержанием углерода.

4. Закалка

Это относится к процессу термообработки, при котором стальные детали закаливаются, а затем нагреваются до температуры ниже Ac1, выдерживаются в течение определенного периода времени, а затем охлаждаются до комнатной температуры.Целью отпуска является главным образом устранение напряжений, создаваемых стальными деталями при закалке, чтобы стальные детали имели высокую твердость и износостойкость, а также необходимую пластичность и вязкость.Обычные процессы отпуска включают низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск, высокотемпературный отпуск и т. Д.

Низкотемпературный отпуск: Низкотемпературный отпуск устраняет внутренние напряжения, вызванные закалкой стальных деталей, и обычно используется для режущих инструментов, измерительных инструментов, форм, подшипников качения и науглероженных деталей.

Среднетемпературный отпуск: Среднетемпературный отпуск позволяет стальным деталям достичь высокой эластичности, определенной прочности и твердости и обычно используется для различных типов пружин, штампов для горячей штамповки и других деталей.

Высокотемпературный отпуск: Высокотемпературный отпуск позволяет стальным деталям достичь хороших комплексных механических свойств, а именно высокой прочности, ударной вязкости и достаточной твердости, устраняя внутренние напряжения, вызванные закалкой.В основном он используется для важных деталей конструкций, требующих высокой прочности и вязкости, таких как шпиндели, коленчатые валы, кулачки, шестерни и шатуны.

5. Закалка и отпуск

Относится к сложному процессу термической обработки закалки и отпуска стали или стальных компонентов.Сталь, используемая для закалки и отпуска, называется закаленной и отпущенной сталью.Обычно это относится к конструкционной стали со средним содержанием углерода и конструкционной стали из среднеуглеродистого сплава.

6. Химико-термическая обработка

Процесс термообработки, при котором заготовка из металла или сплава помещается в активную среду при определенной температуре для изоляции, позволяя одному или нескольким элементам проникнуть в ее поверхность и изменить ее химический состав, структуру и характеристики.Целью химико-термической обработки является главным образом улучшение поверхностной твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, усталостной прочности и стойкости к окислению стальных деталей.Обычные процессы химико-термической обработки включают науглероживание, азотирование, карбонитридирование и т. д.

Науглероживание: для достижения высокой твердости (HRC60-65) и износостойкости на поверхности при сохранении высокой прочности в центре.Он обычно используется для изготовления износостойких и ударопрочных деталей, таких как колеса, шестерни, валы, поршневые пальцы и т. д.

Азотирование: улучшение твердости, износостойкости и коррозионной стойкости поверхностного слоя стальных деталей, обычно используемых в таких важных деталях, как болты, гайки и штифты.

Карбонитрирование: улучшает твердость и износостойкость поверхностного слоя стальных деталей, подходит для деталей из низкоуглеродистой, среднеуглеродистой или легированной стали, а также может использоваться для режущих инструментов из быстрорежущей стали.

7. Обработка твердым раствором

Это относится к процессу термообработки, заключающемуся в нагреве сплава до высокотемпературной однофазной зоны и поддержании постоянной температуры, позволяющей избыточной фазе полностью раствориться в твердом растворе, а затем быстро охладиться с получением пересыщенного твердого раствора.Целью обработки на раствор является главным образом улучшение пластичности и ударной вязкости стали и сплавов, а также подготовка к дисперсионному твердению.

8. Дисперсионное твердение (дисперсионное упрочнение)

Процесс термообработки, при котором металл подвергается закалке вследствие сегрегации атомов растворенного вещества в пересыщенном твердом растворе и/или диспергирования растворенных частиц в матрице.Если аустенитная нержавеющая сталь подвергается дисперсионному твердению при температуре 400-500 ℃ или 700-800 ℃ после обработки твердым раствором или холодной обработки, она может достичь высокой прочности.

9. Своевременность лечения

Это относится к процессу термообработки, при котором заготовки из сплава подвергаются обработке в твердом растворе, холодной пластической деформации или литью, а затем куются, помещаются при более высокой температуре или выдерживаются при комнатной температуре, а их свойства, форма и размер со временем изменяются.

Если применяется процесс старения, заключающийся в нагреве заготовки до более высокой температуры и проведении обработки старением в течение более длительного времени, это называется обработкой искусственным старением;Явление старения, которое возникает, когда заготовка хранится при комнатной температуре или в естественных условиях в течение длительного времени, называется обработкой естественным старением.Целью старения является устранение внутренних напряжений в заготовке, стабилизация структуры и размеров, улучшение механических свойств.

10. Прокаливаемость

Относится к характеристикам, определяющим глубину закалки и распределение твердости стали в заданных условиях.Хорошая или плохая прокаливаемость стали часто определяется глубиной закаленного слоя.Чем больше глубина закалочного слоя, тем лучше прокаливаемость стали.Прокаливаемость стали в основном зависит от ее химического состава, особенно от легирующих элементов и размера зерна, повышающих прокаливаемость, температуры нагрева и времени выдержки.Сталь с хорошей прокаливаемостью позволяет добиться однородных и стабильных механических свойств по всему сечению стали, а для уменьшения деформации и растрескивания можно выбрать закалочные агенты с низким закалочным напряжением.

11. Критический диаметр (критический закалочный диаметр)

Критический диаметр относится к максимальному диаметру стали, когда весь мартенсит или 50% мартенситной структуры образуется в центре после закалки в определенной среде.Критический диаметр некоторых сталей обычно можно определить путем испытаний на прокаливаемость в масле или воде.

12. Вторичная закалка

Некоторые железо-углеродистые сплавы (например, быстрорежущая сталь) требуют нескольких циклов отпуска для дальнейшего повышения их твердости.Это явление закалки, известное как вторичная закалка, вызвано выделением специальных карбидов и/или превращением аустенита в мартенсит или бейнит.

13. Отпускная хрупкость

Относится к явлению охрупчивания закаленной стали, отпущенной в определенных температурных диапазонах или медленно охлажденной от температуры отпуска до прохождения этого температурного диапазона.Отпускную хрупкость можно разделить на отпускную хрупкость первого типа и отпускную хрупкость второго типа.

Первый тип отпускной хрупкости, также известный как необратимая отпускная хрупкость, в основном возникает при температуре отпуска 250-400 ℃.После исчезновения хрупкости после повторного нагрева хрупкость повторяется в этом диапазоне и больше не возникает;

Второй тип отпускной хрупкости, также известный как обратимая отпускная хрупкость, возникает при температурах от 400 до 650 ℃.Когда хрупкость исчезает после повторного нагрева, его следует быстро охладить и не оставаться в течение длительного времени или медленно охлаждать в диапазоне от 400 до 650 ℃, в противном случае каталитические явления возникнут снова.

Возникновение отпускной хрупкости связано с содержащимися в стали легирующими элементами, такими как марганец, хром, кремний и никель, которые склонны к развитию отпускной хрупкости, тогда как молибден и вольфрам имеют тенденцию ослаблять отпускную хрупкость.

Новый металл Gapowerявляется профессиональным поставщиком стальной продукции.Марки стальных труб, рулонов и стержней включают ST35 ST37 ST44 ST52 42CRMO4, S45C CK45 SAE4130 SAE4140 SCM440 и т. д. Приглашаем клиентов задать вопрос и посетить завод.