熱處理是指材料在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。根據(jù)加熱、冷卻方式的不同及組織、性能變化特點(diǎn)的不同,熱處理可以分為下列幾類:普通熱處理、表面熱處理及其它熱處理。小鋼總結(jié)了九大熱處理技術(shù),其中有常見的、的、環(huán)保的,全部認(rèn)識的朋友請前來領(lǐng)取小鋼頒發(fā)的高手勛章:
1. 表面淬火
表面淬火是指被處理工件在表面有限深度范圍內(nèi)加熱至相變點(diǎn)以上,然后迅速冷卻,在工件表面一定深度范圍內(nèi)達(dá)到淬火目的的熱處理工藝。對于鋼鐵材料而言,表面淬火是指用特殊的加熱方式將鋼表面快速加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上,隨后快速冷卻,使鋼鐵表層發(fā)生馬氏體相變,生成硬化層。根據(jù)加熱方法不同,表面淬火可分為感應(yīng)加熱(高頻、中頻、工頻)表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火等。工業(yè)上應(yīng)用多的為感應(yīng)加熱和火焰加熱表面淬火。
2. 化學(xué)熱處理
化學(xué)熱處理是利用化學(xué)反應(yīng)、有時兼用物理方法,改變鋼件表層化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)的金屬熱處理工藝。經(jīng)化學(xué)熱處理后的鋼件,實(shí)質(zhì)上可以認(rèn)為是一種特殊復(fù)合材料,主要目的是提高零件耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性與抗高溫氧化性?;瘜W(xué)熱處理主要有滲碳、滲氮、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲硅、碳氮共滲、氧氮化、硫氰共滲和碳、氮、硫、氧、硼五元共滲,及碳(氮)化鈦覆蓋等。
滲氮 熱處理
3. 接觸電阻加熱淬火
接觸電阻加熱淬火的原理是將低壓電流通過電與工件間的接觸電阻,使工件表面快速加熱,并借助其自身熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)快速冷卻而淬火。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單,操作方便,易于自動化,工件畸變小,不需要回火,能顯著提高工件的耐磨性和抗擦傷能力,但淬硬層較薄(0.15——0.35mm)。顯微組織和硬度均勻性較差。這種方法多用于鑄鐵做的機(jī)床導(dǎo)軌的表面淬火,應(yīng)用范圍不廣。
4. 電子束熱處理
電子束技術(shù)已經(jīng)存在20多年了,廣泛應(yīng)用于金屬焊接和切割等加工工業(yè)中。電子束熱處理是利用高能量密度的電子束加熱,進(jìn)行表面淬火的新技術(shù)。電子束是由電子槍呢?zé)彡帲艚z)發(fā)出的電子,通過高壓環(huán)形陽加速,并聚焦成束使電子束流打擊金屬表面,達(dá)到加熱的效果。被處理零件的加熱深度,是加熱加速電壓和金屬密度的函數(shù),當(dāng)功率為150kw時,在鐵中的理論加熱深度為0.076mm,而在鋁中的則為0.178。電子束熱處理加熱速度快,奧氏體化的時間僅零點(diǎn)幾秒甚至更短,因而工件表面晶粒很細(xì),硬度比一般熱處理高,并具有良好的力學(xué)性能。
電子束熱處理
5. 電解加熱淬火
電解加熱淬火通過對鋼件表面的加熱、冷卻而改變表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。表面淬火是表面熱處理的主要內(nèi)容,其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內(nèi)應(yīng)力分布,以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。電解液加熱表面淬火是向電解液通入較高電壓(150——300V)的直流電,因電離作用而發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象,于負(fù)放出氫,正放出氧。氫氣圍繞負(fù)周圍形成氣膜,電阻較大,電流通過時產(chǎn)生大量的熱使負(fù)加熱。淬火時,將沒入電解液的工件接負(fù),液槽接正,工件的沒入部分當(dāng)接通電源時便被加熱(5——10s 可達(dá)到淬火溫度)。斷電后在電解液中冷卻,也可取出放入另設(shè)的淬火槽中冷卻。適用于進(jìn)行表面淬火用的電解液很多,其中以w (碳酸鈉) 5%——18%水溶液使用廣,使用溫度不得超過60℃,否則氫氣膜不穩(wěn)定,影響加熱效果。
6. 激光熱處理
激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上,隨著材料自身冷卻,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。采用激光淬火齒面,其加熱冷卻速度很高,工藝周期短,不需要外部淬火介質(zhì)。具有工件變形小,工作環(huán)境潔凈,處理后不需要磨齒等精加工,且被處理齒輪尺寸不受熱處理設(shè)備尺寸的限制等優(yōu)點(diǎn)。激光淬火的功率密度高,冷卻速度快,因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝,特別適合高精度要求的零件表面處理。
激光熱處理
7. 真空熱處理
鹽浴淬火受環(huán)境的限制,已呈夕陽之勢。真空熱處理是真空技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合的新型熱處理技術(shù),真空熱處理所處的真空環(huán)境指的是低于一個大氣壓的氣氛環(huán)境,包括低真空、中等真空、高真空和超高真空,真空熱處理實(shí)際也屬于氣氛控制熱處理。真空熱處理技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展得到進(jìn)一步的完善和推廣,它具有無氧化、無脫碳、淬火后工件表面清潔光亮、耐磨性高、無污染、自動化程度高等特點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用了真空退火、真空除氣、真空油淬、真空水淬、真空氣淬、真空回火及真空滲碳等熱處理技術(shù),成為熱處理車間普及的主要的技術(shù)之一。
8. 感應(yīng)熱處理和離子氮化熱處理技術(shù)
感應(yīng)熱處理以、節(jié)能、清潔、靈活性等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè),工程機(jī)械,石油化工等行業(yè),近40%的汽車零部件可采用感應(yīng)熱處理,如曲軸、齒輪、萬向節(jié)、半軸等。采用感應(yīng)加熱,許多產(chǎn)品加工可建成全自動或半自動生產(chǎn)線,提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,減輕勞動強(qiáng)度,美化工作環(huán)境。國內(nèi)發(fā)展快的是感應(yīng)加熱電源,老式的電子震蕩管已完成了其歷史使命,取而代之的是全晶體管。采用微機(jī)控制晶體管調(diào)節(jié)電源,調(diào)節(jié)穩(wěn)定方便,精度高,對電網(wǎng)諧波的干擾大大減少。國內(nèi)發(fā)展快的是感應(yīng)加熱電源,老式的電子振蕩管已完成了其歷史使命,取而代之的是全晶體管。采用微機(jī)控制晶體管調(diào)節(jié)電源,調(diào)節(jié)穩(wěn)定方便、精度高,對電網(wǎng)諧波的干擾大大減少。
9. 采用新的表面強(qiáng)化技術(shù)和推廣氮基氣氛的熱處理
原有的工具表面處理方法于蒸汽處理、氧氮化等陳舊方法,一般只能提高工具壽命30%——50%。自80年代以來,我國先后獨(dú)立開發(fā)和從國外引進(jìn)了QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)和PVD氧化鈦物理涂層技術(shù)。前者可以穩(wěn)定提高工具壽命2——3倍,設(shè)備簡單,成本低廉,特別適合于普通刀具;后者可以提高刀具壽命3——5倍,適合于各種精密貴重的齒輪刀具。氮基氣氛用于保護(hù)熱處理和化學(xué)熱處理,可以實(shí)現(xiàn)無氧化脫碳熱處理,并可以避免熱處理氮脆,氮基氣氛的化學(xué)熱處理,可以減少內(nèi)氧化等缺陷,提高化學(xué)熱處理質(zhì)量。