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机械男——热处理之退火与正火(上)

热处理 jixienan 7个月前 (08-10) 386次浏览 0个评论

机械男——热处理之钢的加热过程及组织变化详细分析

唠叨一句:我学这些热处理知识,基本都是先看图,能记得七七八八后再看文字说明,不然真的看不下去,而且还是不是拿起来复习又复习!

退火和正火是两种常见的热处理工艺,它们在金属加工中起着重要的作用。退火,又称焖火;正火,又称常化;二者是常用的热处理工艺。二者都是将钢加热到奥氏体区保温后以小的冷却速度冷却下来的热处理操作。
退火和正火大体可以分为两类:一类是对毛坯件或工件加工过程中的热处理工序,一般作为后续工序的中间热处理。退火和正火常用于消除前道工序的缺陷(如铸造、锻轧中的组织不良)并为后续加工(如切削、淬火)创造良好条件。另一类是作为最终的热处理,即制造过程的最后热处理工序,工件经过这次热处理后性能应达到设计要求。退火和正火可以作为某些部件的最终处理步骤,特别是对于不重要的零部件,只需满足基本的性能要求即可。
即以下是它们的主要用途和特点:
退火(焖火)
退火是一种将钢材加热到一定温度,保持足够时间,然后缓慢冷却的工艺。其主要目的是:
1. 细化晶粒:通过缓慢冷却,避免形成粗大晶粒,从而提高材料的机械性能,如强度、塑性和韧性。
2. 调整硬度:降低钢的硬度,使其更易于进行机械加工,如切削或冲压。
3. 消除内应力:在制造过程中产生的热应力可以通过退火得到缓解,从而减少零件变形或开裂的风险。
4. 均匀化成分:退火能促进原子的扩散,使材料成分更加均匀,尤其适用于纠正铸件或锻件的成分偏析。
5. 改善组织:退火后的组织更为均匀,为后续热处理(如淬火)提供更好的基础。
正火(常化)
正火与退火相似,但通常冷却速度更快(一般是空气冷却),其主要目的包括:
1. 细化晶粒:正火可以消除铸造或锻造过程中形成的粗大晶粒,改善材料的力学性能。
2. 调整硬度:对于某些低碳钢,正火可以提高硬度,使材料更适合切削加工。
3. 消除不良组织:例如消除魏氏体组织,提高材料的综合性能。
4. 改善材料性能:正火后的材料性能更接近最终使用状态,尤其适用于普通铸件、焊件等部件的最终处理。
这两种工艺在实际应用中都有着广泛的使用,且常常被用于同一工艺流程中的不同阶段。
在进入到退火和正火工艺前,先说一说几个常用的字符代表的含义。
在“四火”处理中,经常会出现Ac1,Ac3,A1,Acm之类的字符,这些字符代表着不同的含义。如果没有搞明白,很容易越看越迷糊。以下图为参考说明。

   其中,基本的就是A3线(GS线,也就是铁奥区与奥氏体区的交界线),Acm线(ES线,渗奥区与奥氏体区德交界线),A1线(PSK线,珠光体开始转变线)。此外,“c”表示加热,”r”表示冷却。因此,虽然A1,Ac1,Ar1本质上说的是一回事,但是因为热滞、冷滞现象,实际转变温度较A1线有上下波动。从本质上说,过冷或者冷滞产生的原因在于形核,也就说,当没有形核之前,即便温度继续降低,也不会出现结晶析出。而热滞,个人理解,根本上是晶体解析平衡的问题。也就是必须超过转变线一定的温度才能整体表现为一个解析的状态,或者说脱离转变平衡态。
码字不易,谢谢大家的支持!


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