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西安不锈钢材料为什么都要热处理

日期:2021-06-10 11:46
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摘要:西安不锈钢材料为什么都要热处理,热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的,热处理工艺可分为两大类:预备热处理和*终热处理。

西安不锈钢材料为什么都要热处理

热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的,热处理工艺可分为两大类:预备热处理和*终热处理。

1.预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为*终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。

1)退火和正火

退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢,为降低其硬度易于切削,常采用退火处理;含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢,为避免其硬度过低切削时粘刀,而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织,为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。

2)时效处理

时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

为避免过多运输工作量,对于一般精度的零件,在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件(如座标镗床的箱体等),应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。

除铸件外,对于一些刚性较差的精密零件(如精密丝杠),为消除加工中产生的内应力,稳定零件加工精度,常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。有些轴类零件加工,在校直工序后也要安排时效处理。

3)调质

调质即是在淬火后进行高温回火处理,它能获得均匀细致的回火索氏体组织,为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备,因此调质也可作为预备热处理。

由于调质后零件的综合力学性能较好,对某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作为*终热处理工序。

2.*终热处理

*终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。

1)淬火

淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广,而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好,而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能,常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为:下料--锻造--正火(退火)--粗加工--调质--半精加工--表面淬火--精加工。

2)渗碳淬火

渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢,先提高零件表层的含碳量,经淬火后使表层获得高的硬度,而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施(镀铜或镀防渗材料)。由于渗碳淬火变形大,且渗碳深度一般在0.5~2mm之间,所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。

其工艺路线一般为:下料-锻造-正火-粗、半精加工-渗碳淬火-精加工。

当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大余量后,切除多余的渗碳层的工艺方案时,切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后,淬火前进行。

3)渗氮处理

渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄(一般不超过0.6~0.7mm),渗氮工序应尽量靠后安排,为减小渗氮时的变形,在切削后一般需进行消除应力的高温回火。

沉淀硬化不锈钢热处理

沉淀硬化不锈钢相对发展较晚,是在人类实践中经过试验、总结的不锈钢种。先期出现的不锈钢中,铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢有较好的耐蚀性,但不能通过热处理方法调整机械性能,限制了它的作用。而马氏体不锈钢可以运用热处理方法,在较大范围内调整机械性能,但耐蚀性较差。            

特点    

其具有较低的C量(一般≤0.09%),较高的Cr量(一般≥14%以上),另加MoCu等元素,这就使其具有较高的耐蚀性,甚至可同奥氏体不锈钢相当。通过固溶和时效处理,可以获得在马氏体基体上析出沉淀硬化相的组织,因而有较高的强度,并可根据时效温度的调整,在一定范围内调整强度、塑、韧性。另外,先固溶,再依沉淀相析出强化的热处理方式,可以在固溶处理后,硬度较低的情况下加工基本成型,再经时效强化,降低了加工成本,优于马氏体钢。            

分类 

①马氏体型沉淀硬化不锈钢及其热处理

马氏体型沉淀硬化不锈钢特征是:奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms在室温以上。加热奥氏体化并以较快的速度冷却后,获得板条状马氏体基体,时效后从板条马氏体基体上析出Cu的细质点而强化。    

例:在GB1220标准中,典型牌号为:0Cr17Ni4Cu4NbPH17-4  成分(%)如下:C0.07Ni:3~5Cr:15.5~17.5Cu:3~5Nb:0.15~0.45Ms点约120℃;Mz点约30℃。    

固溶处理:  加热温度为1020-1060℃,保温后水冷或油冷,组织为板条状马氏体,硬度320HB左右。加热温度不宜过高,如果大于1100℃,会使组织中铁素体量增多、Ms点下降、残留奥氏体增多、硬度下降,热处理效果不好。    

时效处理:  依据时效温度不同,沉淀析出物的弥散度、粒度不同,而有不同的机械性能。  

GB1220标准中规定,不同时效温度时效后性能

②半奥氏体型不锈钢热处理  

这种钢的Ms点一般略低于室温,所以固溶化处理冷却到室温后,得到奥氏体组织,强度很低,为提高基体强度、硬度,需要再次加热到750-950℃,保温,这个阶段,奥氏体中会析出碳化物,奥氏体稳定性降低,Ms点提高至室温以上,再冷却时,得到马氏体组织。有的还可以增加冷处理(零下处理),之后,再时效使钢*终获得马氏体基体上有沉淀析出物的强化钢。    

例:在GB1220标准中,推荐的这种沉淀不锈钢牌号是0Cr17Ni7AlPH17-7  

成分(%):C0.09Cu0.5Ni:6.5~7.5Cr:16~18Al0.75~1.5;    

固溶+调整+时效处理  

? 固溶化加热温度1040℃,加热保温后水冷或油冷得到奥氏体,硬度为150HB左右;  

? 调整处理温度为760℃,保温后空冷,使奥氏体中合金碳化物析出,降低奥氏体稳定性,提高Ms点到50-90℃左右,冷却后获得板条马氏体,此时硬度可达290HB左右;  

? 再经560℃时效,Al及化合物沉淀析出,钢材强化,硬度可达340HB左右。    

固溶+调整+冷处理+时效  

? 固溶处理加热1040℃,水冷,获得奥氏体组织;  

? 调整处理温度955℃,提高Ms点,冷却后获得板条马氏体;  

? 冷处理-73℃×8h,减少组织中残留奥氏体,获取*大限度的马氏体;  

? 时效处理温度为510-560℃,使Al析出,强化处理后,硬度可达336HB    

固溶+冷变形+时效  

 

? 固溶处理温度为1040℃,水冷,获得奥氏体组织;  

? 冷变形,利用冷加工变形强化原理,使奥氏体在Md点转变成马氏体,这个冷加工变形量要大于30-50? 时效处理:在490℃左右加热时效,使Al析出沉淀硬化。  

? 有报导显示,固溶奥氏体经57%冷轧变形,硬度达430HB,σb1372 N/mm2,再经490℃时效,硬度达485HB,σb1850 N/mm2    

可见,沉淀硬化马氏体不锈钢经过正确处理后,机械性能完全可以达到马氏体不锈钢性能,而耐蚀性却与奥氏体不锈钢相当。这里需要指出的是,马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢虽然都是可通过热处理方法强化,但强化机理是不同的。由于沉淀硬化不锈钢的特点,使其得到重视和广泛应用。

 

 

 

 

 

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