熱處理基礎問答

1、什么是熱處理

將固態(tài)金屬或合金采取適當方式進行加熱，保溫一定的時間，以一定的冷卻速度冷卻以改變其組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。

2、熱處理的目的是什么

通過適當?shù)臒崽幚砉に嚫淖冧摰膬?nèi)部組織結(jié)構(gòu),來控制相變過程中組織轉(zhuǎn)變的程度和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形態(tài),從而改善鋼的性能。

3、熱處理的條件是什么

必須有固態(tài)相變轉(zhuǎn)變的合金才可以進行熱處理。

4、熱處理的工藝過程是什么

（1）加熱：臨界點+△T值

（2）保溫

（3）冷卻：臨界點- △T值 一定冷卻速度

5、主要參數(shù)有哪些

（1）加熱溫度T

（2）保溫時間 t

（3）冷卻速度V，冷卻介質(zhì)決定冷卻速度， 如：水、鹽水、堿水、空氣

6、按處理階段及目的可分為哪幾種

（1）預處理

目的是消除偏析、內(nèi)應力，為最終熱處理或后續(xù)的加工獲得平衡組織。

（2）最終處理

作為工件處理的最后工序，獲得最終組織。

7、按熱處理工藝參數(shù)可分為哪幾種

（1）普通熱處理

這是生產(chǎn)中最常用的熱處理工藝，如退火、正火、淬火、回火等。這類的熱處理一般不會額外的加入其他元素，主要是通過自身組織轉(zhuǎn)變來得到所需要的性能。

（2）化學熱處理

這類在熱處理在齒輪、軸等耐磨件上會經(jīng)常用到。工件進行化學熱處理時，會在表面一層滲入其他的元素，而對心部的成分不會產(chǎn)生什么影響。一般滲入什么元素，我們就稱為滲×處理，如表面滲C、滲N，C、N共滲等。

（3）表面熱處理

綜合了上述兩類熱處理的特點，即熱處理時不加入其他元素，而且只是針對表面進行的熱處理，不影響心部的組織，如表面淬火，但其要求工件的含碳量較高。

8、什么是退火

退火是將金屬和合金加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后組織亞共析鋼是鐵素體加片狀珠光體；共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體。總之退火組織是接近平衡狀態(tài)的組織。

9、退火的目的是什么

（1）降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。

（2）細化晶粒，消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷，均勻鋼的組織和成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作組織準備。

（3）消除鋼中的內(nèi)應力，以防止變形和開裂。

10、退火工藝的種類有哪些

主要有均勻化退火，完全退火，不完全退火，等溫退火，球化退火，再結(jié)晶退火，去應力退火。

11、什么是均勻化退火

均勻化退火是為了減少金屬鑄錠、鑄件或鍛坯的化學成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到高溫，長時間保持，然后進行緩慢冷卻，以化學成分和組織均勻化為目的的退火工藝。

均勻化退火的加熱溫度一般為Ac3+（150～200℃），即1050～1150℃，保溫時間一般為10～15h，以保證擴散充分進行，大道消除或減少成分或組織不均勻的目的。由于擴散退火的加熱溫度高，時間長，晶粒粗大，為此，擴散退火后再進行完全退火或正火，使組織重新細化。

12、什么是完全退火

完全退火又稱為重結(jié)晶退火，是將鐵碳合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。

完全退火主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件、鑄件及熱軋型材，有時也用于它們的焊接構(gòu)件。完全退火不適用于過共析鋼，因為過共析鋼完全退火需加熱到Acm以上，在緩慢冷卻時，滲碳體會沿奧氏體晶界析出，呈網(wǎng)狀分布，導致材料脆性增大，給最終熱處理留下隱患。

完全退火的加熱溫度碳鋼一般為Ac3+（30～50℃）；合金鋼為Ac3+（500～70℃）；保溫時間則要依據(jù)鋼材的種類、工件的尺寸、裝爐量、所選用的設備型號等多種因素確定。為了保證過冷奧氏體完全進行珠光體轉(zhuǎn)變，完全退火的冷卻必須是緩慢的，隨爐冷卻到500℃左右出爐空冷。

13、什么是不完全退火

不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1～Ac3之間溫度，達到不完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻的退火工藝。

不完全退火主要適用于中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等，其目的是細化組織和降低硬度，加熱溫度為Ac1+(40～60)℃，保溫后緩慢冷卻。

14、什么是等溫退火

等溫退火是將鋼件或毛坯件加熱到高于Ac3（或Ac1）溫度，保持適當時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間地某一溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。

等溫退火工藝應用于中碳合金鋼和低合金鋼，其目的是細化組織和降低硬度。亞共析鋼加熱溫度為Ac3+(30～50)℃，過共析鋼加熱溫度為Ac3+(20～40)℃，保持一定時間，隨爐冷至稍低于Ar3溫度進行等溫轉(zhuǎn)變，然后出爐空冷。等溫退火組織與硬度比完全退火更為均勻。

15、什么是球化退火

球化退火是使鋼中碳化物球化而進行的退火工藝。將鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫一段時間，然后緩慢冷卻，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。

球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經(jīng)軋制、鍛造后空冷，所得組織是片層狀珠光體與網(wǎng)狀滲碳體，這種組織硬而脆，不僅難以切削加工，且在以后淬火過程中也容易變形和開裂。而經(jīng)球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上，和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時，奧氏體晶粒不易長大，冷卻時工件變形和開裂傾向小。另外對于一些需要改善冷塑性變形（如沖壓、冷鐓等）的亞共析鋼有時也可采用球化退火。

球化退火加熱溫度為Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保溫后等溫冷卻或直接緩慢冷卻。在球化退火時奧氏化是“不完全”的，只是片狀珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網(wǎng)狀碳化物，如過共析鋼有網(wǎng)狀碳化物存在，則在球化退火前須先進行正火，將其消除，才能保證球化退火正常進行。

16、什么是再結(jié)晶退火

再結(jié)晶退火是經(jīng)冷形變后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當時間，使形變晶粒重新結(jié)晶成均勻的等軸晶粒，以消除形變強化和殘余應力的熱處理工藝。

17、什么是去應力退火

去應力退火是為了消除由于塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應力而進行的退火工藝。

鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件內(nèi)部存在內(nèi)應力，如不及時消除，將使工件在加工和使用過程中發(fā)生變形，影響工件精度。采用去應力退火消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力十分重要。

去應力退火的加熱溫度低于相變溫度A1，因此，在整個熱處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使工件內(nèi)應力消除得更徹底，在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規(guī)定溫度。焊接件得加熱溫度應略高于600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應力退火的保溫時間取上限，冷卻速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。

18、什么是回火

將經(jīng)過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理。

19、回火的目的是什么

（1）降低脆性，消除或減少內(nèi)應力，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應力和脆性，如不及時回火往往會使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。

（2）獲得工件所要求的機械性能，工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同性能的要求，可以通過適當回火的配合來調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。

（3）穩(wěn)定工件尺寸。

（4）對于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼中碳化物適當聚集，將硬度降低，以利切削加工。

20、回火的種類有哪些

根據(jù)不同的要求可采用低溫回火、中溫回火或高溫回火。通常隨著回火溫度的升高，硬度和強度降低，延性或韌性逐漸增高。

（來源：每天學點熱處理）