易普森工业炉电脑系统,易普森多用炉执行工步
1.热处理的方法
2.IPSEN为什么不做井式炉?
3.求助:热电偶不准的因素?
4.比高频淬火好的热处理工艺
可能是因为传感器的反应不够快导致误差。
对于温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1秒钟,则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。最好选择响应快的传感器。
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热处理的方法
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IPSEN为什么不做井式炉?
1.正火:将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。 2.退火annealing:将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3.固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 4.时效:合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。 5.固溶处理:使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型。 6.时效处理:在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度。 7.淬火:将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。50CrVA弹簧钢880℃淬油金相组织 8.回火:将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 9.钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化,目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。 10、离子渗氮在低于一个大气压的渗氮气氛中,利用工件(阴极)和阳极之间的产生的辉光放电进行渗氮的工艺称为离子渗氮。其特点是:渗氮速度快;组织易控制,氮层脆性小;变形小;易保护,节约能源;污染少 11.调质处理(quenchingandtempering):一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200—350之间。 12.钎焊:用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。 随着现代科学技术的发展、热处理技术也不断地发展的越来越先进,给工业企业也带来了更大的便利,而传统的热加工工艺总是需要投入很多的和原材才能加工出优质的金属工件,而且在过程中也会产生大量的浪费现象,原材料利用不充分等等,而如今的离子渗氮炉在进行离子渗氮热处理加工工艺过程中却更能节约能源、排放污染物和气体更少、而且也提高了工作效率。是热处理历史中又一重要的发明。
求助:热电偶不准的因素?
Ipsen没有井式炉方面的设计人员。
井式炉是周期式作业炉,适用于杆类,长轴类零件的热处理。井式炉的结构是:炉身是圆筒形的深井,工件由专用吊车垂直装入炉内加热。所使用的燃料通常为煤气和燃油。以电为热源时,称为井式电阻炉。井式炉一般安置在车间地平面以下,也有安置在地平面以上的,或地平面之上之下各一半的。井式炉的名称有:强迫对流井式炉,自然对流井式炉,井式气体渗碳炉等。
具有垂直炉膛用于长杆形工件热处理的工业炉炉膛截面一般为圆形,直径为0.5~4.5米,炉膛最深可达30余米。长杆形工件,如炮筒、汽轮机主轴、发电机转子、船舶主轴等杆类重型工件,在井式炉内是垂直放置加热的,可避免发生弯曲变形。井式炉的炉口设在炉顶上,工件由专用吊具垂直悬挂在炉膛内。专门的起重设备能快速
井式炉
装入和吊出工件,为操作方便和减低厂房高度,炉体一般全部地或部分地安装在地下。即使如此,装有特深井式炉的厂房,仍需要建得很高。如由原上海电炉厂为中国第二重型机器厂的直径 1.8米、深30米的井式炉,深入地下33.5米,所用150吨桥式起重机的轨面高度达36米,厂房下沿标高达42米。与井式炉配套时,还应建有同样深的淬火冷却水槽和油槽,以及吹风或喷雾冷却的装置。
对特长工件进行淬火时,最先被吊出炉外的工件顶部最后才浸入冷却液内,而最后吊出的工件下部却最先浸入,工件受热不均,影响淬火质量。通常的措施是将炉膛上下部分别控制到不同的温度来补偿自20年代起,航空工业使用一种从炉底装卸工件的井式炉,用电热元件加热,炉底全部建在地面以上并可在地面轨道上左右移动。加热后的工件随炉子一起移至油槽或水槽上方,然后开动炉顶上的卷扬机把工件从炉内通过炉底门,快速浸入冷却槽内冷却。工件从出炉到进入冷却槽的整个过程和在空气中停留的时间都很短,因而氧化少,温降小,上下部温降速度基本一致,可保证淬火质量。
井式炉可用气体或液体燃料,也可用电加热。用气体燃料时,通常有多个小能量的烧嘴,沿炉膛内壁切线方向安装,在高度上按分层或呈螺旋形均匀布置,以避免火焰直接冲刷工件,保证炉内温度均匀。当用于低温回火或以油为燃料时,则在炉膛内砌有薄的马弗墙,把燃烧空间与加热空间隔开,但有马弗墙的井式炉,燃料耗量较大。
小型井式炉多用电加热,多数还带有特制的金属马弗罐,可进行气体渗碳、渗氮、碳氮共渗、光亮退火等热处理。在电源充足的地区,或者要求精确控制炉温的大型井式炉,更适于用电能。
比高频淬火好的热处理工艺
1. 插入深度的影响
(1)测温点的选择
热电偶安装位置,即测温点的选择是最重要的。测温点的位置,对于生产工艺过程而言,一定要具有典型性、代表性,否则将失去测量与控制的意义。
(2)插入深度
热电偶插入被测场所时,沿着传感器的长度方向将产生热流。当环境温度低时就会有热损失,致使热电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差。总之,由热传导而引起的误差,与插入深度有关。而插入深度又与保护管材质有关。金属保护管因其导热性能好,其插入深度应深一些(约为直径的15~20倍),陶瓷材料绝热性能好,可插入浅一些(约为直径的10~15倍)。对于工程测温,其插入深度还与测量对象是静止或流动等状态有关,如流动的液体或高速气流温度的测量,将不受上述限制,插入可浅一些,具体数值应由实验确定。
2. 响应时间的影响
接触法测温的基本原理是测温元件要与被测对象达到热平衡。因此,在测温时需保持一定时间,才能使两者达到热平衡。而保持时间的长短,同测温元件的热响应时间有关。而热响应时间主要取决于传感器结构及测量条件,差别极大。对于气体介质,尤其是静止气体,至少应保持30min以上才能达到平衡;对于液体而言,最快也要在5min以上。
对于温度不断变化的被测场所,尤其是瞬间变化过程,全过程仅1s,则要求传感器的响应时间在毫秒级。因此,普通的温度传感器不仅跟不上被测对象的温度变化速度出现滞后,而且也会因达不到热平衡而产生测量误差。最好选择响应快的传感器。对热电偶而言除保护管影响外,热电偶的测量端直径也是其主要因素,即偶丝越细,测量端直径越小,其热响应时间越短。测温元件热响应误差可通过下式确定。
Δθ=Δθ0exp(-t/t) (1)
式中
Δθ——在t时刻,测温元件引起的误差,K或℃
Δθ0——“t=0”时刻,测温元件引起的误差,K或℃
t——测量时间,s
τ——时间常数,s
ε——自然对数的底(2.718)
因此,当t=τ时,则Δθ=Δθ0/e
即为0.368,
如果当t=2τ时,则Δθ=Δθ0/e2
即为0.135。
当被测对象温度以一定速度α(k/s或℃/s)上升或下降时,经过足够时间后,所产生的响应误差可用下式表示:
Δθ∞=-ατ (2)
式中
Δθ∞—经过足够时间后,测温元件引起的误差
由式(2)可以看出,响应误差与时间常数(τ)成正比。为了提高检定效率许多企业用自动检定装置,对入厂热电偶进行检定,但是,该装置也并非十分完善。二汽变速箱厂热处理车间就发现如果在400℃点的恒温时间不够,达不到热平衡,就容易发生误判。
3. 热辐射的影响
插入炉内用于测温的热电偶,将被高温物体发出的热辐射加热。定炉内气体是透明的,而且,热电偶与炉壁的温差较大时,将因能量交换而产生测温误差。
在单位时间内,两者交换的辐射能为P,可用下式表示:
P=σε(Tw4-Tt4) (3)
式中
σ——斯忒藩—波尔兹常数
ε——发射率
Tt——热电偶的温度, K
Tw——炉壁的温度, K
在单位时间内,热电偶同周围的气体(温度为T),通过对流及热传导也将发生热量交换的能量为P'
P'=αA(T-Tt) (4)
式中α——热导率
A——热电偶的表面积
在正常状态下,P=P',其误差为:
Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/ αA (5)
对于单位面积而言其误差为
Tt-T=σε(Tt4-Tw4)/ α (6)
因此,为减少热辐射误差,应增大热传导,并使炉壁温度Tw尽可能接近热电偶温度Tt。另外,在安装时还应注意:热电偶安装位置应尽可能避开从固体发出的热辐射,使其不能辐射到热电偶表面;热电偶最好带有热辐射遮蔽套。
4. 热阻抗增加的影响
在高温下使用的热电偶,如果被测介质为气态,那么保护管表面沉积的灰尘等将烧熔在表面上,使保护管的热阻抗增大;如果被测介质是熔体,在使用过程中将有炉渣沉积,不仅增加了热电偶的响应时间,而且还使指示温度偏低。因此,除了定期检定外,为了减少误差,经常抽检也是必要的。例如,进口铜熔炼炉,不仅安装有连续测温热电偶,还配备消耗型热电偶测温装置,用于及时校准连续测温用热电偶的准确度。
三 热电偶测温应注意的事项
1. 热电偶丝不均质影响
(1)热电偶材质本身不均质
热电偶在计量室检定时,按规程要求,插入检定炉内的深度只有300mm。因此每支热电偶的检定结果,确切地说只能体现或主要体现出从测量端开始300mm长偶丝的热电行为,然而当热电偶较长时,则大部分偶丝处于高温区,如果热电偶丝是均质的,那么依据均质回路定则,测量结果与长度无关。然而,热电偶丝并非均质,尤其是廉金属热电偶丝其均质性较差,又处于具有温度梯度的场合,那么其局部将产生热电动势,该电动势称为寄生电势。由寄生电势引起的误差称为不均质误差。
在现有贵金属、廉金属热电偶检定规程中,对热电偶的不均质尚未作出规定,只有在热电偶丝材标准中,对热电偶丝的不均匀性有一定要求。对廉金属热电偶用首尾检定法求出不均匀热电动势。正规热电偶丝材生产厂,均按国家标准要求,生产出不均匀热电动势符合要求的产品。
(2)热电偶丝经使用后产生的不均质
对于新制热电偶,即使是不均匀热电动势能满足要求,但是,反复加工、弯曲致使热电偶产生加工畸变,也将失去均质性;且使用中热电偶长期处于高温下也会因偶丝的劣化而引起热电动势变化,如插入工业炉中的热电偶,将沿偶丝长度方向发生劣化,并随温度增高,劣化增强,当劣化的部分处于具有温度梯度的场所,也将产生寄生电动势叠加在总热电动势中而出现测量误差。
作者在实践中发现有的热电偶经计量部门检定合格的产品(多为廉金属热电偶)到现场使用时却不合格,再返回到计量部门检定仍然合格,其中主要原因是偶丝不均质引起的。生产热电偶的技术人员都切身体会到,热电偶的不合格率也随其长度的增加而增加,皆是受热电偶丝材不均质的影响。总之,由不均质即寄生电动势引起的误差,取决于热电偶丝自身的不均质程度及温度梯度的大小,对其定量极其困难。
2. 铠装热电偶的分流误差
(1)分流误差
瓦轴集团渗碳炉用铠装热电偶,仅使用一周就不准了。为探讨原因,作者曾到现场考察,并未发现异常,且从炉子上取下来经计量室检定结果合格。那么问题何在呢?最后,根据该支热电偶的现场安装特点,经研究发现,上述问题是铠装热电偶的分流误差造成的。
所谓分流误差即用铠装热电偶测量炉温时,当热电偶中间部位有超过800℃的温度分布存在时,因其绝缘电阻下降,热电偶示值出现异常现象。依据均质回路定则,用热电偶测温只与测量端与参考端两端温度有关,与中间温度分布无关。但因铠装热电偶绝缘物是粉末状MgO,温度每升高100℃,其绝缘电阻下降一个数量级,当中间部位温度较高时,必定有漏电流产生,使在热电偶输出电势中有分流误差出现。
(2)分流误差产生的条件
将铠装热电偶水平插入炉内,其规格及实验条件为:直径Φ4.8mm,长度为25m,中间部位加热带的长度为20m,温度为1000℃。本次实验中,热电偶的测量端与中间部位温差为200℃。如果测量端温度高于中间部位,则产生负误差;相反,则产生正误差。如果两者的温差为200℃,那么,分流误差约为100℃。这是绝对不能忽视的,分流误差的产生条件与铠装热电偶种类和直径等因素有关,见表。
3. 分流误差的影响因素及对策
高温下铠装热电偶产生分流误差的现象,正在引起人们的重视,因此有必要了解分流误差的影响因素,并取适当对策以减少或消除分流误差的影响。
(1)铠装热电偶直径
对于长度为9m的K型铠装热电偶(MgO绝缘),只将热电偶中间部位加热。实验结果表明:分流误差的大小与其直径的平方根成反比(直径过细,不遵守此规律),即直径越细,分流误差越大。
当中间部位温度高于800℃时,对于Φ3.2mm铠装热电偶将产生分流误差。但对于Φ6.4mm及Φ8mm铠装热电偶,当中间部位的温度为900℃时,仍未发现分流误差。对于Φ6.4mm(热电极丝直径为Φ1.4mm)与Φ8mm(热电极丝直径为Φ2.0mm)的铠装热电偶,当中间部位温度为1100℃时,直径为Φ8mm的铠装热电偶产生的分流误差仅为Φ6.4mm的一半。此数值(50%)近似于两种铠装热电偶电极丝直径的平方比(1.42/2.02),而电极丝直径平方比,即为电极丝的电阻比。因此,为了减少分流误差,应尽可能选用粗直径的铠装热电偶。
(2)中间部位的温度
如中间部位的温度超过800℃,有可能产生分流误差,其大小将随温度的升高呈指数关系增大。因此除测量端外,其他部位应尽可能避免超过800℃。
当中间部位加热带温度高于800℃时,其加热带的长度越长,距离测量端越远,分流误差越大。因此,应尽可能缩短加热带长度,且不要在远离测量端处加热,以减少分流误差。
(3)热电偶丝的电阻
当铠装热电偶的直径相同时,分流误差将随热电偶丝的电阻增大而增加。因此,用电阻小的热电偶丝更好。例如:直径相同的S型铠装热电偶同K型热电偶相比,其分流误差减少40%。因此,可用S型热电偶测量炉内温场分布,费用虽高,但较准确。
(4)绝缘电阻
高温下氧化物电阻率将随温度升高呈指数降低,分流误差大小主要取决于高温部分的绝缘性能,绝缘电阻越低,越容易产生分流误差。当绝缘电阻增加10倍或减少至1/10时,其分流误差也随之减少至1/10或增大10倍。为减少分流误差,应尽可能用直径粗的铠装热电偶,增加绝缘层厚度。如上述措施无效时,只好用装配式热电偶。
4. 短程有序结构变化(K状态)的影响
K型热电偶在250~600℃温度范围内使用时,由于其显微结构发生变化,形成短程有序结构,因此将影响热电势值而产生误差,这就是所谓K状态。它是Ni-Cr合金特有的晶格变化,当Cr含量在5~30%范围内存在着原子晶格的有序→无序转变由此而引起的误差,因Cr含量及温度的不同而变化。将K型热电偶从300℃加热至800℃,每50℃取一点,测量该点电势。在450℃时偏差最大可达4℃,在350~600℃范围内,均为正偏差。由于K状态的存在,使K型热电偶在升温或降温检定结果不一致,故在廉金属热电偶检定规程中明文规定检定顺序:由低温向高温逐点升温检定;而且在400℃检定点,不仅传热效果不佳,难以达到热平衡,又恰好处于K状态误差最大范围。因此,对该点判定合格与否时应很慎重。
Ni-Cr合金短程有序结构变化的现象,不仅存在于K型,而且在E型热电偶正极中也有此现象,但作为变化量E型热电偶仅为K型的2/3。总之,K状态与温度、时间有关,当温度分布或热电偶位置变化时,其偏差也会发生很大变化,故难以对偏差大小作出准确评价。
5. 使用气氛的影响
(1)选择性氧化
对于含Fe的Ni-Cr合金,如氧分压低于特定值,则同O2亲和力大的Cr将发生选择性氧化,这是Ni-Cr合金特有的晶界氧化。如用显微镜观察外表面氧化层,可看到绿色析出物,这种现象通常称为“绿蚀”。尤其是当温度在800~1050℃范围内,体系内又含有CO、H2等还原性气体时,K型热电偶的正极更容易发生选择性氧化。这种因Cr含量降低而引起热电势偏低,已成为K型热电偶在热处理行业长期使用的限制因素。
如用的气体很纯,且系统中不含氧,可延长热电偶使用寿命;可如热电偶丝表面有氧化层时,仍可为Cr的选择性氧化提供足够的氧。因此,在非氧化性气氛中使用时,应用干净、抛光的偶丝。同时,应尽可能避免在带有微量氧的惰性气体或氧分压很低的空气中使用。当保护管长度与直径较大时(即保护管很细),由于空气循环不良,形成缺氧状态,其残余的少量氧仍可为Cr的选择性氧化提供条件。
(2)选择性氧化的对策
为防止或减缓K型热电偶因选择性氧化而引起劣化,除在材质方面加以改善外,还应在热电偶结构上取相应对策:(a)选择对氧亲和力较Cr更强的金属作为吸气剂,封入保护管内,防止Cr发生选择性氧化,也可用增加保护管直径或吹气的方法增加氧含量。(b)装配式热电偶实体化。作者开发的专利产品—实体型渗碳炉用热电偶,即开发出具有密封结构的装配式热电偶,可防止Cr发生选择性氧化,经瓦轴集团、一汽、二汽、易普森工业炉、沈重、沈齿、钱江摩托等十几家企业多年使用证明,此方案有效。使用寿命在12个月以上,用户很满意。
(3)使用气氛的影响
热电偶的稳定性,因使用温度、气氛不同,对同一种传感器,如K型热电偶的最高使用温度也因直径不同而变化,直径相同的K型热电偶也因结构的不同,其稳定性也有很大差异。在选择热电偶时,必须针对使用条件考虑:常用温度及最高使用温度;氧化还原等使用气氛;抗振动性能。
对于装配式热电偶而言,气氛的影响,首先取决于保护管材质及热电偶结构,因此,熟悉、掌握各种保护管材料的物理、化学性能是很必要的。例如:在粉末冶金行业中,常用钼管作为热电偶保护管,在1600℃的H2气氛下,使用效果较好。然而,钼管在氧化性气氛下,很短时间就因氧化而蚀损。其次,应根据使用气氛,选择合适的热电偶,在1300℃以上的氧化性气氛中,选择铂铑热电偶,在还原性、真空条件下用钨铼热电偶较好。
对于K型热电偶,适于在空气、O2等气氛中工作,但在H2气氛中使用时,其表面被H2还原,短时间无影响,如长时间暴露在H2中,在加速还原同时,将使偶丝发生晶粒长大而断线;在CO或煤气等还原性气氛中,其劣化将显著加快而超差。
对于铠装热电偶,氢原子半径很小,易透过外套进入其内部,同样也将加速劣化,致使热电势值大幅度降低。
(4)绝缘电阻的影响
热电偶用绝缘物,在高温下,其绝缘电阻随温度升高而急骤降低,因此,将有漏电流产生,该电流通过绝缘电阻已经下降的绝缘物流入仪表,使仪表指示不稳或产生测量误差,也可能发生记录仪乱打点的现象。
四 热电偶劣化与使用寿命
1. 热电偶的劣化
热电偶的使用寿命与其劣化有关,所谓热电偶的劣化,即热电偶经使用后,出现老化变质的现象。由金属或合金构成的热电偶,在高温下其内部晶粒要逐渐长大。同时合金中含有少量杂质,其位置或形状也将发生变化,而且,对周围环境中的还原或氧化性气体也要发生反应。伴随上述变化,热电偶的热电动势也将极其敏感地发生变化。因此热电偶的劣化现象是不可避免的。
2. 热电偶的使用寿命
热电偶的劣化是一个量变过程,对其定量很困难,将随热电偶的种类、直径、使用温度、气氛、时间的不同而变化。热电偶的使用寿命是指热电偶劣化发展到超过允许误差,甚至断线不能使用的时间。
(1)装配式热电偶的寿命
我国标准中仅对热电偶的稳定性有要求。即规定在某一温度下经200h,使用前后热电动势的变化。但是,尚未发现对使用寿命有规定。日本有关热电偶使用寿命的要求,是依据日本JIS(C-1602-1995)标准中规定的热电偶连续使用时间。对B、R、S型热电偶而言为2000h, K、E、J、T型热电偶为10000h。
在实际使用时,装配式热电偶通常有保护管,只有在特殊情况下才呈裸丝使用。因此,在多数场合下,保护管的寿命决定了热电偶寿命。对热电偶的实际使用寿命的判断,必须是通过长期收集、积累实际使用状态下的数据,才有可能给出较准确的结果。
(2)铠装热电偶的寿命
由于铠装热电偶有套管保护与外界环境隔绝,因此套管材质对铠装热电偶寿命影响很大,须根据用途选择热电偶丝及金属套管。当材质选定后,其寿命又随着铠装热电偶直径的增大而增加。铠装热电偶同装配式热电偶相比,虽有许多优点,但使用寿命往往低于装配式热电偶。
整体热处理(Bulk Heat Treatment)整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其围观金相机构从而改变整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。"
退火(Annealing)退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,或者是使前道工序产生的内部应力得以释放,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。以45号钢为例,退火后的金相为奥氏体,退火后变得太软,一般45钢都不做退火处理。专业解释:将亚共析钢工件加热至AC3(加热时铁素体转变成奥氏体的终了温度)以上20-40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
正火(Normalization)正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。以45号正火后金相为奥氏体+珠光体。 专业解释:将钢材或钢件加热到临界点AC3(对于亚共析钢)或Accm(加热时二次渗碳体溶入奥氏体的终了温度,对于过共析钢)以上30℃—50℃,保温适当时间后,在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺为正火. 正火后生成亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+Fe3CⅡ正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快些,目的是让钢组织正常化,亦称常化处理。
淬火(Quenching)淬火是将工件加热保温后,在水、油或其他无机盐溶液、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。后钢件变硬,但同时变脆。以45号钢为例,很少单单淬火,因为它难得到想要的硬度。 专业解释:将钢奥氏体化后的钢件以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。
回火(Tempering) 回火是为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行较长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。专业解释:将经过淬火的工件加热到临界点AC1(加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度)以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
调质(Quenching-Tempering)为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺。以45号钢为例,淬火后得到马氏体,接着回火得到索氏体。这样,就能使材料得到较高的强度, 又有优良的韧性、塑性、切削性能。
时效处理(Aging Treatment) 把某些合金也称固溶体(在固态条件下,一种组分内溶解了其他组分而形成的单一、均匀的晶态固体金属,平时用的不锈钢就是典型的固溶体)淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。例如,为消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,就需要进行时效处理。
形变热处理(Ausforming)把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法, 也相当于热锻造。最常见的例子,就是老式铁匠铺打铁。
真空热处理(Vacuum Heat-Treatment) 在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能。零件经真空热处理后,畸变小,质量高,且工艺本身操作灵活,无公害。因此真空热处理不仅是某些特殊合金热处理的必要手段,而且在一般工程用钢的热处理中也获得应用,特别是工具、模具和精密耦件等,经真空热处理后使用寿命较一般热处理有较大的提高。
表面热处理(Thermolizing) 表面热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。例如,一些轴类、齿轮和承受变向负荷的零件,表面具有较高的抗磨损能力,而内部又需要很好的韧性和强度。就可以可通过表面热处理,使工件整体的性能要求。
化学热处理(Thermo-Chemical Treatment) 化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热,保温较长时间,从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后,有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
表面改性技术(surface modified technique)则是用化学热处理和物理方法的方法结合。改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等薄膜镀层、物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术,赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件,提高可靠性和延长使用寿命。最常见得莫过于家里的不粘锅。 除了特殊行业,特殊用途的金属产品(像齿轮、铸造件、不粘锅等),多数机械设计和制造都不需要进行额外的热处理,因为钢厂已经替代设计方进行过热处理了,让机械用金属原材料处于热处理过的状态。机械设计方只需选用就行。
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