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四种焊后热处理方法.doc

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文档介绍

文档介绍:四种焊后热处理方法
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火,正火、淬火和回火;表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。
正火
又称常化,是将工件加热至Ac3(Ac₃是指加热时自由铁素体全部转变
40~64
163~220
索氏体+铁素体
调质
750~850
20~25
64~96
210~250
回火索氏体
  钢淬火后在300℃左右回火时,易产生不可逆回火脆性,为避免它,一般不在250~350℃ 范围内回火。
  含铬、镍、锰等元素的合金钢淬火后在500~650℃回火,缓冷易产生可逆回火脆性,为防止它,小零件可采用回火时快冷;大零件可选用含钨或钼的合金钢。
  将淬火成马氏体的钢加热到临界点A1以下某个温度,保温适当时间,再冷到室温的一种热处理工艺。回火的目的在于消除淬火应力,使钢的组织转变为相对稳定状态。在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性,以获得所希望的性能。中碳和高碳钢淬火后通常硬度很高,但很脆,一般需经回火处理才能使用。钢中的淬火马氏体,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,具有体心正方结构,其正方度c/a随含碳量的增加而增大(c/a=1+%C)。马氏体组织在热力学上是不稳定的,有向稳定组织过渡的趋势。许多钢淬火后还有一定量的残留奥氏体,也是不稳定的,回火过程中将发生转变。因此,回火过程本质上是在一定温度范围内加热粹火钢,使钢中的热力学不稳定组织结构向稳定状态过渡的复杂转变过程。转
变的内容和形式则视淬火钢的化学成分和组织,以及加热温度而有所不同(见马氏体相变)
碳钢的回火过程
淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包括马氏体分解,碳化物的析出、转化、聚集和长大,铁素体回复和再结晶,残留奥氏体分解等四类反应。低、中碳钢回火过程中的转变示意地归纳在图1中。根据它们的反应温度,可描述为相互交叠的四个阶段。
  第一阶段回火(250℃以下) 马氏体在室温是不稳定的,填隙的碳原子可以在马氏体内进行缓慢的移动,产生某种程度的碳偏聚。随着回火温度的升高,马氏体开始分解,在中、高碳钢中沉淀出ε-碳化物(图2),马氏体的正方度减小。高碳钢在 50~100℃回火后观察到的硬度增高现象,就是由于ε-碳化物在马氏体中产生沉淀硬化的结果(见脱溶)。 ε-碳化物具有密排六方结构,呈狭条状或细棒状,和
基体有一定的取向关系。初生的 ε-碳化物很可能和基体保持共格。在250℃回火后,%。含碳低于 %的马氏体在200℃以下回火时不发生ε-碳化物沉淀,只有碳的偏聚,而在更高的温度回火则直接分解出渗碳体。 回火
  第二阶段回火(200~300℃) 残留奥氏体转变。回火到200~300℃的温度范围,淬火钢中原来没有完全转变的残留奥氏体,此时将会发生分解,形成贝氏体组织。在中碳和高碳钢中这个转变比较明显。含碳低于 %的碳钢和低合金钢,由于残留奥氏体量很少,所以这一转变基本上可以忽略不计。
  第三阶段回火(200~350℃) 马氏体分解完成,正方度消失。ε-碳化物转化为渗碳体 (Fe3C)。这一转化是通过 ε-碳化物的溶解和渗碳体重新形核长大方式进行的。最初形成的渗碳体和基体保持严格的取向关系。渗碳体往往在ε-碳化物和基体的界面上、马氏体界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原始奥氏体
晶粒界上形核(图3)。形成的渗碳体开始时呈薄膜状,然后逐渐球化成为颗粒状的Fe3C。 回火
  第四阶段回火(350~700℃) 渗碳体球化和长大,铁素体回复和再结晶。渗碳体从400℃开始球化,600℃以后发生集聚性长大。过程进行中,较小的渗碳体颗粒溶于基体,而将碳输送给选择生长的较大颗粒。位于马氏体晶界和原始奥氏体晶粒间界上的碳化物颗粒球化和长大的速度最快,因为在这些区域扩散容易得多。
  铁素体在350~600℃发生回复过程。此时在低碳和中碳钢中,板条马氏体的板条内和板条界上的位错通过合并和重新排列,使位错密度显著降低,并形成和原马氏体内板条束密切关联的长条状铁素体晶粒。原始马氏体板条界可保持稳定到600℃;在高碳钢中,针状马氏体内孪晶消失而形成的铁素体,此时也仍然保持其针状形貌。在600~700℃间铁素体内发生明显的再结晶,形成了等轴铁素体晶粒。此后,Fe3C颗粒不断变粗,铁素体晶粒逐渐长大。
合金元素的影响
  对一般回火过程的影响 合金元素硅能推迟碳化物的形核和长大,并有力地阻滞ε-碳化物转变为渗碳体;钢中加入2%左右硅可以使ε-碳化物保持到400℃。在碳钢中,马氏体的正方度于300℃基本消失,而含Cr、Mo、W、V、Ti和Si