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金属热处理:你需要知道的一切

金属热处理

制造业金属的用户已经学会了如何改善大量的金属。这主要是为了定制其属性,以适应手头的任务,例如反应精密机械加工

有巨大的方法来改善金属,其中一个包括金属热处理。这一过程可以改变许多不同的性能,包括强度、成形性、弹性、硬度、延展性和切削加工性。

正如这篇文章的主题所暗示的,这篇文章关注的是你需要知道的关于金属热处理的一切。

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    什么是金属的热处理

    热处理是使用不同级别的加热和冷却操作来改变金属(微观组织)的物理性能的一般过程,如钢、铝等。这种处理的主要目的是为了改善金属的某些特定用途或未来工作的物理和结构性能。

    其中有大量的热处理过程,其中包括壳体硬化,退火,回火,脱碳,归一化,壳体硬化,老化,淬火等。虽然这些热处理中的每一个都带来了金属的不同结果,但它们都涉及三个基本步骤。这些步骤包括加热,浸泡和冷却。

    金属热处理的优点

    金属热处理的优点

    在制造业中,金属热处理通常被使用,它是一个精确控制的加热和冷却过程。热处理不仅使金属变硬,而且使它变软。软化金属可以进行冷锻造、机械加工、深拉等工作操作。金属的热处理是有益的,它们包括以下方面:

    • 改善可加工性或可加工性:

    热处理有助于提高金属的可制造性。这是通过从先前的制造工艺中除去内部应力来完成的,例如热工作,冷加工,加工,焊接和冲压。例如,如果金属高度难以弯曲或机器,则可以进行退火或应力缓解。这将有助于降低这种材料的硬度。如果在机加工时物质变形,以保持其变形,可以对材料进行退火或放松。使用感应或火焰的热处理也可以使用软化的金属特定区域,使金属的剩余部分未被触及。

    • 提高耐久性和耐磨性

    有几种热处理工艺。其中一些工艺可以通过硬化相关金属来提高耐磨性。金属,如钛、钢、铬镍铁合金和一些铜合金,可以在表面硬化(表面硬化)或完全硬化(表面硬化)。这样做是为了使材料更坚固,更耐用,更坚韧,更抗磨损。这种方法是常用来提高廉价钢(包括1018或A-36)耐久性的最好方法。

    局部硬化可以通过诱导或通过火焰来完成。这也有助于硬化一个特定的部分,使剩余部分的材料未被触摸或不变。最后,氮化用于在低温下硬化部分表面以减少变形。

    • 改善韧性和力量

    韧性和强度是一种平衡,因为增加硬度测量的强度有助于降低韧性和引入脆性。因此,热处理会影响拉伸强度、屈服强度和断裂韧性。通过硬化或表面硬化将有助于提高材料的强度。然而,材料将被要求回火或回火来降低脆性。回火程度由零件所需的极限强度决定。此外,如果接收的材料太脆,它可以热处理或回火或退火,使其更有用(延展性)。

    • 磁性的改善

    包括316或1008的许多金属倾向于获得磁性,这是磁性渗透性的磁性。当所讨论的材料是使用加工,冲压,形成和弯曲的方法进行工作硬化时,这主要是获得的。除了磁性,还有一种有助于降低磁导率的特定退火过程。如果该部分在电子环境中具有应用,则这是重要的。

    什么金属可以热处理?

    在热处理世界中,黑色金属占大多数热处理材料。大约80%的热处理的黑色金属是不同的钢等级。可热处理的黑色金属的其他实例包括不锈钢和铸铁。但是,其他金属包括镁。铝,镍,钛,黄铜,铜合金等等是热处理的。

    热处理铝

    热处理铝

    铝的热处理有助于增强和硬化铝合金的一个特定子集。这包括可沉淀硬化的锻造和铸造合金。这些可析出淬火铝合金包括2XXX、6XXX、7XXX和8XXX牌号。在成形过程中经历了应变硬化的零件也可能需要退火。

    铝的典型热处理包括退火、自然及人工时效、均质化和固溶热处理。虽然铝的热处理不同于其他金属,如钢,它的炉温可以在240到1000之间of取决于使用的确切过程。

    钢的热处理

    钢的热处理

    如前所述,最热处理的黑色金属是钢。钢的碳含量的调节是最简单的钢热处理。这有助于改变钢的机械性能。通过热处理来完成额外的变化 - 例如通过加速通过奥氏体 - 铁氧体转换点的冷却速率。此外,增加了珠光体钢的冷却速率(0.77%碳)至约200oC每分钟产生约300的DPH,并在400处冷却oC每分钟使DPH增加到400左右。硬度的提高是由于在环境空气中缓慢冷却时可以获得更细的珠光体和铁素体组织。

    一般来说,钢材常用的热处理工艺包括退火、淬火、回火、渗硼、渗碳、表面硬化、渗氮、脱碳、氰化物硬化等等。然而,并不是每一种钢材都需要经过上述所有的热处理,而是所有的钢材都需要进行热处理。

    热处理不锈钢

    热处理不锈钢

    另一种可热处理的金属是不锈钢。对于不锈钢,它们通常根据等级或合金类型进行处理。热处理方法包括硬化、消除应力和退火有助于增强不锈钢在制造过程中的耐蚀性和延性性能。它还有助于产生坚硬的结构,可以抵抗磨损和高机械应力。

    不锈钢的热处理大多是在控制条件下进行的,以防止不锈钢表面脱碳、渗碳和结垢。不锈钢常用的热处理方法有退火(淬火退火、工艺退火、稳定退火)、硬化、消除应力等等。

    热处理钛

    热处理钛

    钛及其合金经过热处理以减少制造过程中产生的残余应力(应力消除)。此外,它导致了一个最佳组合的尺寸稳定性和可加工性(退火)。为了提高钛及其合金的强度,采用了固溶时效处理。当涉及到热处理时,钛合金被分为Alpha,接近Alpha, Alpha-Beta或Beta合金。

    • 虽然钛的α和近α合金可以缓解和退火,但不能通过任何类型的热处理开发高强度
    • 商业β合金被认为是亚稳态β钛合金。当暴露于所选择的高温时,发生保留的β相分解并发生重化物质。为了获得β合金,可以组合衰老和应力缓解处理,同时退火和解决方案处理可能是相同的操作。
    • 众所周知,α-β合金是α和β相的两相合金。它们似乎是最通用的,最常见的钛合金的三种合金。

    热处理铜

    铜作为一种金属表现出令人愉悦的颜色,但铜最重要的特征是它的高导热和导电性、强度、可加工性、良好的耐腐蚀性、无磁性和易于制造。铜制造的最终产品通常被描述为铸造产品和轧机产品。这些可能包括电缆和电线,带,棒,油管,铸造,粉末冶金形状,薄板,板,棒材,锻件,和更多。上述产品是用铜及其合金制造的,并可进行各种用途的热处理。

    用于铜的最常用的热处理方法包括均质化,应力缓解,退火,沉淀硬化等等。

    常用的热处理方法

    退火

    退火

    退火是一种热处理方法,它包括将金属加热到特定的温度,然后以较慢的速度冷却同一金属,从而产生细化的组织。通过分离成分来完全或部分地完成该过程。该方法通常用于软化金属以进行冷轧,以增强其特征或性质,例如加工性,导电性,延展性和韧性。

    它有利于抑制由于现有冷轧工艺而产生的金属中的应力。在重结晶期间,当金属的温度通过上临界温度时去除发生的塑性变形。

    使用这种热处理方法,待热处理的零件可以通过各种各样的技术。这些技术包括并且不限于部分退火,全退火,重结晶和最终退火。

    黑色金属合金可以经过工艺退火或完全退火。在这种情况下,退火过程涉及到更快的冷却速率,包括正火,以产生均匀的组织。另一方面,完全退火涉及缓慢冷却,以产生一种粗糙的珠光体。

    对于有色金属,它们大多要经过各种各样的退火方法。这包括部分退火、完全退火、再结晶退火和最终退火。

    正常化

    当需要消除内应力时,采用正火热处理技术。这种应力可能由铸造、焊接或淬火等工艺引起。这个过程需要将金属部件加热到40度oc大于其上临界温度。

    正火的另一个用途是在制造合金时提供均匀的尺寸和成分。正火也可以用于在露天冷却的奥氏体化亚铁合金。

    这种工艺是有益的,因为它产生马氏体,珠光体,甚至贝氏体。这使钢比退火后的钢更硬更强。正火钢比任何热处理过的钢都要坚硬,这是事实。由于这一点,需要支持大量外部负载或具有冲击强度应用程序的部件总是规范化。这将有助于零件满足项目所需零件的要求。

    应力消除

    应力消除

    当某些零件经历成形、轧制、矫直或加工等过程时,它在零件上留下一些特定的内应力。为了减轻这种内应力,采用了应力消除热处理技术。

    应力缓解热处理技术用于减少或消除由于在这些部件上进行的现有技术活动而建立的压力。它主要通过将部件加热到低于临界温度的温度,然后均匀冷却。

    消除应力热处理技术用于锅炉、空气罐、压力容器等。

    老化

    老化被称为沉淀硬化。该热处理技术主要是其应用在延展金属屈服强度的增加中。该技术的作用机制在金属的晶粒结构中产生均匀分散的颗粒,导致性能变化。

    在达到高温的热处理技术之后,沉淀硬化。另一方面,老化只会将温度提升到最佳水平,并再次将其降低。

    有些金属是自然老化(在室温下),有些则是人为老化——本质上是升高温度。在较低的温度下很容易储存自然老化的金属。自然老化的合金在一些应用中保存在冰箱中,以避免硬化,直到它的使用时间。可以进行沉淀硬化的合金包括铝合金(2000系列,6000系列和7000系列),钢(马氏体时效钢),等等。

    淬火

    淬火

    淬火或淬火硬化涉及在其上临界温度之上的部件的加热迅速将这种部分的温度返回到室温。通过将热金属放入油,盐水,溶解在水中的聚合物中的热金属,或另一种合适的液体完全硬化结构来完成返回室温。该过程以快速状态进行。对于黑色合金和有色金属合金,可以进行淬火。虽然有色金属产生比正常零件更柔软,但是黑色合金产生更难的一部分。

    所需部分的淬火硬度取决于所用淬火的方法和金属的化学成分。淬火是用于黑色金属,包括钢铁和有色金属,包括镍,铜,铝等合金。然而,大多数有色金属在淬火时产生相反的效果。这些材料包括铝,铜或镍,奥氏体不锈钢,如316和304。

    硬化

    硬化

    在热处理领域,硬化是最常用的提高零件硬度的技术。在某些情况下,只有这些零件的表面是硬化的。

    要做到这一点,需要热处理的零件通过热处理硬化到指定的温度,然后通过插入冷却介质迅速冷却。使用的冷却介质包括但不限于卤水、水或油。经淬火处理的最终产品强度和硬度均会增加,但材料的脆性同时也会增加。

    一种硬化工艺是表面硬化,其中只有金属零件表现出外层硬度。这意味着合成的碎片将有一个较软的核,但有一个较硬的外层。这种外层硬度是常见的轴,因为它保护其外层免受材料磨损。

    回火

    回火

    回火是一种热处理技术,用于提高钢等铁基合金的弹性。虽然铁基合金显示出高水平的硬度,但它们通常过于脆,可用于大多数应用。结果,使用回火来改变延展性,硬度,强度和脆性,以使机器更容易。为此,随着较低温度降低临界点的临界点,该部件经历了临界点的热处理,同时保持部分的硬度。另一方面,如果需要较少的硬度和强度需要增加的可塑性,则需要更高的温度。

    另一种方法是购买在加工之前已经硬化或硬化部分的零件。与机加工后处理过程不同,可能难以机器,但它消除了部分尺寸的变化风险。该过程还有助于消除研磨商店以获得紧张的公差或饰面。

    脱碳

    脱碳是指通过正常的氧化老化过程或加热去除所需零件表面的碳。它是钢在热处理和锻造过程中的一种表面退化现象。它也可以被描述为一种冶金过程,在这一过程中,钢表面的碳含量被消耗掉。这主要是通过化学作用或将钢部分加热到较低的临界温度来完成的。

    金属的碳含量影响金属的硬度。在脱碳过程中,碳从金属表面扩散,从而导致金属的弱化。虽然该过程降低了金属的强度,但它也增加了金属表面以下的剪切菌株。在磨损率和裂纹增长增加时,它还降低疲劳性。

    普通热处理工艺

    在制造领域有各种各样的热处理技术。每种热处理技术都有不同的结果,但它们都有共同的步骤,包括:

    • 加热
    • 浸泡
    • 冷却

    加热

    在大多数热处理过程中,加热是第一步。每当将它们加热到特定温度时,许多热处理合金改变结构。在室温下,合金的结构可以是固溶机械混合物,或机械和固溶体混合物的组合。

    例如,就像沙子和砾石通过水泥一起在一起一起保持在一起一样,机械混合物可以比作混凝土。同样,在机械混合物中,元素和化合物是可见的,并通过贱金属基质保持在一起。

    固溶体指的是两种或两种以上的金属被另一种金属吸收而形成的溶液。因此,当一种合金处于固溶体的形式时,组成碎片的元素和化合物会被彼此吸收。

    在室温下,金属在其机械混合物中进入部分溶液,或当它被加热时固溶。在这一过程中,工件的化学性质和组成可以改变晶粒尺寸和结构。根据所使用的技术,合金有可能最终处于前面解释的三种状态之一。

    浸泡

    该阶段也被视为保持阶段,经过热处理的金属保持在所需温度。金属必须保持在该温度,直到热量均匀分布,其被称为浸泡。在此温度下花费的时间持续时间取决于要求。例如,浸泡部件的距离越长的部分越高。影响持续时间的另一个因素是材料的类型。

    冷却

    在妥善浸湿后,下一步是冷却它。这里,部件结构可以从一个化学组合物到另一个化学组合物进行变化,它可以回到其原始形式,或保持不变。取决于冷却速率和金属类型,固体溶液金属可以在冷却期间保持相同,改变两者的组合,或者改变到机械混合物。这是一个有趣的事实,结果是可预测的,因此将预期将按预期结束。

    因此,可以使多种金属符合特定的结构,以增加它们的韧性,硬度,拉伸强度,延展性等等。

    热处理必要设备

    为了获得成功的热处理过程,需要对影响部分加热和冷却的所有因素进行紧密控制。只有当可用的设备可用时才才有可能,并且它们适当地适合项目的要求。因此,要使用的炉子必须具有适当的类型和尺寸,其中必须控制温度并保持在对每个操作规定的限制范围内。

    此外,炉内的大气条件也会影响待热处理部件的条件。此外,淬火介质和淬火设备的选择必须与所使用的材料和热处理工艺相适应。最后,必须为部件和材料搬运、矫直部件和清洁金属提供设备。以下是热处理工艺所需要的不同类型的炉:

    • 间歇式炉:由具有加热系统的绝缘炉室、钢壳和进入炉室的通道组成。
    • 钟形炉:由可移动的钟形炉盖组成,可以用起重机降低炉身和炉床
    • 箱式炉子:大多数已升级到半连续批量炉,具有慢冷腔室和集成的淬火罐。
    • 汽车型炉子:也被视为波利夫壁炉,这是一款非常大的批量炉,可移动绝缘汽车,可以进出炉子。
    • 电梯 - 型炉子:炉膛和汽车在炉子下卷起,与汽车炉不同
    • 流化床炉:由高温合金制成的圆柱形干馏器组成。
    • 坑炉:炉子在坑中构造,延伸到地板水平或略高于
    • 盐浴炉:使用各种盐进行热处理

    常问问题

    我们对金属进行热处理,通过加热和冷却过程来改变或拉直金属的结构。由于热处理的结果,金属的特性可以得到改善。这种改进可以在零件的强度、韧性、硬度、延展性、耐腐蚀性等方面找到。

    金属被退火以获得对它们的特性进行控制,降低脆性和改善韧性,从先前金属加工中释放胁迫,并重结晶冷工作金属。

    热处理对于改善部件的强度,韧性,硬度,延展性,耐腐蚀等,是重要的。

    热处理是将零件加热到特定的温度,然后冷却使材料变硬。在热处理中有几种技术,而且几乎所有这些技术都由三个共同的阶段组成。热处理的这三个阶段包括:

    • 加热阶段
    • 保持或浸泡阶段
    • 冷却阶段

    虽然退火和正火都是热处理技术,但它们是不同的。退火是一种热处理方法,它包括将金属加热到特定的温度,然后以较慢的速度冷却同一金属,从而产生细化的组织。另一方面,当需要消除内应力或创建合金时提供均匀的尺寸和成分时,则使用正火热处理技术。

    水淬包括快速冷却,其中水作为淬火介质提取热量更快。此外,水冷却通常会产生更高但压力更大的部件。另一方面,在油中淬火会提取热量慢得多,导致冷却速度比水作为冷却介质慢。此外,油冷却产生的应力较小,硬度适中。

    它是用于减少脆性,增加韧性和延展性的热处理,并缓解在马氏体结构中建立的压力。

    在热处理技术中,最重要的方法是马氏体形成,即把钢加热到奥氏体区并淬火。

    用于钢淬火生产马氏体的淬火介质约有四种,它们包括:

    • 淡水(未激动)
    • 空气
    • 仍然油
    • 盐水 - (盐水通常是搅拌)

    热处理涉及在通过空气冷却时将金属加热到预定温度,并且最终产物是不希望的杂质,具有更大的强度和硬度。例如,归一化主要用于产生更强更硬的钢。

    热处理在工程材料中的重要性是材料可以软化,可以改变晶粒尺寸,结构可以改变,材料中的应力可以松散,还有更多。

    概括

    总之,热处理是一种使用受控加热和冷却技术来改变金属的物理性质以改善金属的方式。结果,赋予这种金属在大量产业中使用。伟德国际手机投注此外,热处理是改变零件的精密加工过程的重要组成部分,并确保您的零件按预期执行。

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