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金屬(shǔ)熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度,並在此溫度中保持一定(dìng)時(shí)間後,又以不(bú)同速度冷(lěng)卻,以此來(lái)改善工件的(de)使用(yòng)性(xìng)能的一種工藝方法。其特點是改變了鋼材的金相組織,改善工件的內在質量。為使金(jīn)屬(shǔ)工件具有所需要(yào)的力學性能、物理性能和化學(xué)性(xìng)能,除合理選用材料和各種成型工藝外,熱處理工(gōng)藝往往是必不(bú)可少的。金屬熱(rè)處理(lǐ)工藝大體可分為整體熱處理(lǐ)、表麵熱處理(lǐ)、局部熱處理和化學熱處理等。鋼材熱處理的“四把火”隨著加熱溫度和(hé)冷卻方式的不同,又演變出不同的熱(rè)處理工藝。
(1)時效處理
時效處理是指合金工件經(jīng)固溶處(chù)理、冷塑性變形或鑄造、鍛造後,在較高的溫度下放置或室溫保持其性能、形狀、尺寸隨時間(jiān)而變化的熱(rè)處理工藝。時效處理分兩種
①天然時效處理:把鋼件或鑄件長期(一至(zhì)三年)放置(zhì)在室溫或自然條件下,露天放在空氣中任其風吹雨打日頭曬,而發生的時效現象,稱為自然時效處理,也稱為天然時效
②人工時效:為了消除精密量具或模具、零件在長期(qī)使用中尺寸、形狀發(fā)生的變化,常(cháng)在低溫回火後(低溫回(huí)火溫度(dù)為(wéi)150~250℃)精加工前(qián),把工件重新加(jiā)熱到100~150℃C保持5~20h,這(zhè)種為穩定精(jīng)密製件質量的處理,稱為人工時效。對(duì)在低溫或動載(zǎi)荷條件下的鋼材構件進行時效處理,以消除殘餘應力,穩定鋼材組織和尺寸,尤為重要。
(2)淬火
淬火是把含(hán)碳量在0.25%以上的中碳鋼鋼材加熱,使其達到此鋼材的淬火溫度(dù)(達到臨界溫度Ac3以上),保溫一定時間,然後放入冷卻劑水、油或其他無機鹽、有機水等淬(cuì)冷介質中快速冷卻,使(shǐ)淬火後的(de)零(líng)件得到均勻一致(zhì)的馬氏體組織,使零件達到一定的硬度及耐磨性,也改變(biàn)了鋼的某些物理及化學性質(zhì)。由於淬火後的(de)零(líng)件存在著較大的內應力,因此,淬火後的零件必須要及時經過適當的回火處理,以免產生變形(xíng)、開裂;使淬火後的零件獲得定的強度、彈性和韌性等綜合力學性能。
熱處理工藝一般(bān)包括加熱、保溫、冷卻三個過程,有(yǒu)時隻有加熱和(hé)冷卻兩(liǎng)個(gè)過程。這(zhè)些
過程互相銜接,不可間斷。
淬火方法有浸液表麵淬(cuì)火、火焰表麵淬火、高(gāo)頻淬火、滲碳(tàn)淬火等。
模具零件淬火應注意(yì)事(shì)項如下。
①零(líng)件淬火前,必(bì)須進行粗加工,鑽好工藝孔、內模鑲件的螺紋孔、冷(lěng)卻水孔、頂杆(gǎn)孔(kǒng)等。
②零件避(bì)免尖角設計,防止變形開裂
③零件(jiàn)淬火後的驗收:檢測(cè)硬度,有無軟點,有無變形,有無脫碳等缺陷存在。
(3)正火(huǒ)
正火是把鋼件加熱到臨界溫度以上,保溫一定時間,均(jun1)溫(wēn)後,在空氣中冷(lěng)卻(què)(大型零件需流動空氣(qì)冷卻(què))。鋼材經過正火(huǒ)處理消除零件內部(bù)過大(dà)的殘(cán)餘應力、細化晶粒,均勻組織,提高力學性能;改善不合理(lǐ)的網狀滲碳體組織,為隨後的熱處理做好準備;也可以將正火(huǒ)作為最終熱處理,獲得一定的力學性能(néng)。
(4)退火
退火是把零件加熱到臨界變相溫度Ac3(亞共析鋼)以上30~50℃,或Ac1(共析或過(guò)共(gòng)析鋼)以下,保溫一定時間,然後隨爐緩慢地冷(lěng)卻,其目(mù)的是降低硬(yìng)度,改善加工性能。增加塑性和韌性,消除內應力,改善內部組織,從而有利於切削加工和冷變形加工。而退火工序方法(fǎ)有很多種,有球化退火、等溫退火(huǒ)、完全退火(huǒ)、低溫退火、去應力退火等。模具零件退火采(cǎi)用的是去應力退火。
(5)回(huí)火
回火是將淬火(huǒ)後的鋼加熱到Ac1以下某(mǒu)一溫度,保溫(wēn)到組織轉變後,冷卻到室溫的熱 處理工藝[即將淬火後的鋼件(jiàn)在高於室溫而低(dī)於710℃(200~300℃、300~400℃)的某(mǒu)一(yī)適當溫度,保溫一定時間,然後拿出在空氣(qì)中緩(huǎn)慢地冷卻]。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。
回火的目的如下。
①減(jiǎn)少或消除淬火產生的內應力,防止變形和開裂,以(yǐ)取得預期(qī)的力學(xué)性能(néng)。
②穩定組(zǔ)織,保證(zhèng)工件在使用時不發生形狀和尺寸變化。
③調整力學性能,適應不同零件的(de)需要。
(6)調(diào)質
把淬(cuì)火後的鋼材通過高溫回火[淬火+高溫回火(加熱溫度通(tōng)常(cháng)為(wéi)560~600℃)=調質(zhì),調(diào)質是淬火加高溫回火的雙重熱處理(lǐ)]的熱處理方法稱為調質處理,其目的是達到所需(xū)要的硬度值(一般是28~32HRC,有的達到38~42HRC),使工件具有良好的綜合力學性能
(7)氮化
將氮(N)滲入鋼材表麵(miàn)的過程稱為氮化或滲(shèn)氮。滲入鋼件表麵的氮元素(sù)形成氮(dàn)化層(céng)以提高模(mó)具零件的硬度、耐磨性和疲(pí)勞強度、紅硬性、抗咬合性及抗腐蝕性。
滲氮有下列幾種。
①氣體氮化(huà)(滲氦)。鋼材須含Cr、Ti、A、V、Mo等合(hé)金元素,處理溫(wēn)度為495570℃,回火溫度為520~590,表麵硬度為900~1000HV,有效硬化層深度為0.3mm,時(shí)間為48h,變形量無。
②液體氮化。處理溫度為560~580℃,時間為2~3h,一般(bān)零件的氮化層深度為0.01~0.02mm,滲氮深度主要取決於滲氮時(shí)間、溫度。氮化(huà)層不可過(guò)厚,建(jiàn)議不超過0.3mm,表麵硬度為900~1000HV
③軟氮化(huà)。任何鋼鐵材料皆可做軟氮化處理,可分為液體、氣體(tǐ)軟滲氮。液(yè)體軟滲氮是無毒處理法,處理溫度為570~580℃,處理時間為1~3h,淬(cuì)火方(fāng)法為鹽浴,表麵化合(hé)層硬度為900~1000V,深度為0.01~0.03mm。
(8)滲碳
滲碳是把含碳量在0.04%~0.25%的低碳鋼鋼材(中(zhōng)碳(tàn)鋼含碳量在0.25%~0.6%、高(gāo)碳(tàn)鋼含碳量(liàng)在0.6%~1.35%)零件(jiàn),在碳介(jiè)質(氣體、固體)中加熱、保溫,溫度通常為560~600℃。滲碳是(shì)指使碳原(yuán)子滲入到鋼表麵層的過程,使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表(biǎo)麵層,然後再經(jīng)過淬火和低溫回火,使工件的表麵層具有高硬度和耐(nài)磨性,而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲碳工件(jiàn)的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳(tàn)量(liàng)小於0.25%)。滲碳(tàn)後,鋼件表麵的(de)化學成(chéng)分可接近高碳鋼。工件滲碳後還(hái)要(yào)經過淬火,以得到高的表麵硬度、高的耐磨性和疲勞強度,並保持心部有低碳鋼淬火後的強韌性,使工件能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛(fàn)用(yòng)於製造飛機、汽車和拖拉機等的(de)機械零件,如齒(chǐ)輪、軸(zhóu)、凸輪
軸等,也適用於製(zhì)造注塑模具的零件。
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