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材料熱處理的“火”至怎樣燒的？總結一定要掌握的三種熱處理技巧 -熱處理展-工業爐展-2024第二十四屆廣州國際熱處理、工業爐展覽會-巨浪展覽—The 24th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2023年12月5日 熱處理展-工業爐展-heat treatment expo-furnace expo |
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熱處理是賦予機械內在質量的靈魂，目前的狀況是：國有企業技術人員老化和嚴重流失，原有民營企業熱處理技術人員十分稀少，新建民企需要大量的技術人員。所以一直以來，國內的熱處理技術仍然趕不上國外的技術，當然，國內熱處理的發展需求也是不容小覷的，燃燒吧，機械人當自強！
金屬等材料熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。沒有好的熱處理，再好看的材料都是樣子貨。大家都希望自己用的器材不要嘎嘣脆，卻要一級棒！可是究竟要怎么做到這一切？請搬好你的小板凳，專心往下讀！
什么是熱處理？
熱處理，簡單來說是將材料加熱到一定的溫度，保溫一定的時間后，以一定的速率，降溫到室溫或更低，從而改善材料的組織結構，以獲得性能優異的材料。一般是我們指對金屬材料的處理比較多。
熱處理有多重要
熱處理是從內在改善材料的質量、性能，提高材料的機械性能、消除殘余應力和改善金屬的切削加工性。而這一般不是肉眼所能看到的。
人類何時從熱處理中頓悟？在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人類所認識。“退火工藝”的發明，應該說是人類金屬熱處理的開端。
公元前六世紀，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼材的硬度，“淬火工藝”在中國得到了迅速發展。
常用的熱處理方法
退火與正火
退火與正火的目的是使鋼的成分均勻化，細化晶粒，改善組織，消除加工應力，降低硬度，改善切削性能等，作為毛坯的預備熱處理，為下一步冷、熱加工或熱處理工序作準備。
對性能要求不高的鋼件，正火可以作為最終熱處理工序。
淬火與回火
淬火是熱處理強化中最重要的工序，其目的是使鋼獲得較高的強度和硬度。
淬火鋼在回火過程中硬度和強度不斷下降，而塑性和韌性逐漸提高，同時降低和消除了工件的殘余應力，避免開裂。
即，淬火后的鋼件再經回火可獲得良好的綜合力學性能，并可保持在使用過程中的尺寸穩定性。
淬火可與多種回火工藝結合，其中淬火與高溫回火合稱為調質處理。
表面淬火：表面淬火可使工件表層具有較高的硬度、耐磨性和抗疲勞強度，而芯部卻有良好的韌性和塑性。
一定要掌握的三種熱處理技巧
工件的熱處理畸變，按其產生時期來分，有淬火時產生的畸變(即淬火畸變)和熱處理后放置時間內產生的畸變(即時效畸變)。按產生畸變的形式可分為：形狀畸變(幾何形狀的翹曲、扭曲、彎曲)和體積畸變(體積的脹縮)。然而，實際上這兩種形式的畸變很少單獨存在，由于鋼材成分、工件加工形狀差異和工藝操作等因素影響，上述兩種形式經常同時發生。
1.形狀畸變
工件熱處理的形狀畸變有多種原因。加熱過程中殘余應力的釋放，淬火時產生的熱應力、組織應力以及工件自重都會使工件發生不均勻的塑性變形而造成形狀畸變。
工件細長，爐底不平，工件在爐中呈搭橋狀態放置時，當加熱至奧氏體化溫度下保溫過程中，常因自重產生蠕變畸變，這種畸變與熱處理應力無關。工件在熱處理前由于各種原因可能存在內應力，例如，細長零件經過校直，大進給量切削加工，以及預先熱處理操作不當等因素，都會在工件中形成殘余應力。熱處理加熱過程中，由于鋼的屈服強度隨溫度的升高而降低，當工件中某些部位的殘余應力達到其屈服時，就會引起工件的不均勻塑性變形而造成形狀畸變和殘余應力的松弛。
加熱時產生的熱應力，受鋼的化學成分、加熱的速度、工件的大小形形狀的影響很大。導熱性差的高合金鋼，加熱速度過快，工件尺寸大、形狀復雜、各部分厚薄不均勻，會致使工件各部分的熱膨脹程度不同而形成很大的熱應力，導致工件不均勻塑性變形，從而產生形狀畸變。
與工件加熱時情況相比，工件冷卻時產生的熱應力和組織應力對工件的變形影響更大。熱應力引起的變形主要發生在熱應力產生的初期，這是因為冷卻初期工件內部仍處于高溫狀態，塑性好，在瞬時熱應力作用下，心部因受多向壓縮易發生屈服而產生塑性變形。冷卻后期，隨工件溫度的降低，鋼的屈服強度升高，相對來說塑性變形變得更加困難，冷卻至室溫后，冷卻初期的不均勻塑性變形得以保持下來造成工件的變形。
2.體積畸變
工件經熱處理后其金相組織發生了改變，各種組織的比體積差異引起工件呈比例的脹縮，體積變化不會影響該工件原來的形狀。例如，齒輪軸的軸向伸長、縮短等。這類畸變量一般較小，目測很難判斷。
工件的體積畸變與各相組織轉變時成分和合應力有關，而與熱處理應力作用的大小無關。體積變化的大小與下列因素和條件有關：①淬火前后組織比體積差越大，體積的畸變越大;②提高淬火溫度，奧氏體中合金元素的含量提高，使馬氏體的比體積增大，殘留奧氏體增加;③全部淬透后的工件體積畸變最大。
3.微畸變
微畸變是由于熱處理后的不穩定組織(如淬火后的馬氏體和殘留奧氏體)和不穩定的應力狀態(無論壓應力或拉應力)，在常溫或零下溫度較長時間的放置或使用過程中，逐漸發生轉變并趨于穩定，由此而伴隨有畸變的出現。例如，滲碳或感應淬火后的齒輪齒形、表面形狀的變化(如公法線長度和齒厚變化)，其是造成齒輪工作時產生噪聲的原因之一。
來源：Easy建造師，上海華越國際，中科普金
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