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| 锻后热处理 |
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一、锻后热处理的目的：锻后热处理又称热处理或预备热处理。主要目的是防止白点与氢脆，消除内应力，降低硬度，改善锻件的切削性能，改善零件内部组织，细化晶粒，为终热处理做好组织准备。对不再进行终热处理的零件，通过本道热处理工序后，达到零件技术条件规定的各项要求。钢的正火和退火选择一般原则：正火和退火在某种程序上有相似之处，它们在实际生产中，有时可以相互代替的。退火和正火的选用原则主要从如下三方面考虑：1、从使用性能上考虑：如果钢件的性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火的话，则往往可以用正火来提高力学性能；但如果零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹危险的话，则采用退火。另外从减少终热处理（淬火）的变形开裂倾向来看，退火比正火好。2、从切削性能上考虑：一般来说，金属的硬度在160-240HBS范围内的切削加工性能比较良好，过高的硬度不但难以加工且会造成刀具很快磨损，而过低的硬度则形成很长的切削缠绕刀具，造成刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度较大。低中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢和工具钢则以退火较好。3、从经济上考虑：正火比退火的生产周期短，能耗少且操作简单，故在可能的条件下应优先考虑以正火代替退火。装炉时应注意什么？解释一下台车炉均温、保温、封炉冷、炉冷概念：装炉时应全面考虑工艺要求、加热均匀性、便于目测、出炉方便、冷却均匀等，并力求做到台车负荷均匀。台车炉均温指炉顶偶达到规定之温度，保温指炉温、件温、偶温三温一致，工件温度及其均匀性以大表读数和目测工件表面颜色为准。封炉冷为停火并关闭闸板、点火孔炉冷，在冷却过程中不得打开炉门和炉盖。炉冷台车炉400度，井式炉300度以上停火关闭闸板炉内冷却，在上述温度下为打开闸板冷却。退火、正火缺陷，返修方法：过烧形成原因：加热温度过高使晶界氧化或局部熔化。返修方法：报废。黑斑形成原因：高碳钢加热温度过高保温时间过长使渗碳体石墨化，断口呈灰黑色。返修方法：报废。粗大魏氏组织形成原因：加热温度过高。返修方法：重新正火。网状组织形成原因：加热速度过高或冷速过慢形成网状铁素体或渗碳体。返修方法：重新退火。球化不均匀形成原因：球化退火前未消除网状碳化物，存在大块碳化物。返修方法：正火并退火。硬度过高形成原因：退火冷速相对较高，形成索氏体、托氏体、奥氏体或马氏体。返修方法：重新退火。二、试述回火脆性及分为哪两个阶段淬火钢回火后力学性能总的变化趋势是：随着回火温度由低向高，钢的强度和硬度下降，塑性和韧性上升，冲击韧性也相应增大。但有一些钢种在一定的温度范围内回火后，冲击韧性反比较低回火时显著下降，这种现象称为回火脆性。低温回火脆性又称为类回火脆性。1、几乎所有的淬火钢在250-400℃回火，都不同程度地出现脆性。2、这种回火脆性的出现，与回火方法和回火后的冷却速度无关。3、这种回火脆性具有不可逆性。高温回火脆性又称为第二类回火脆性，是一种可逆回火脆性。1、这类回火脆性发生在450-650℃回火后，并与回火后的冷却速度有关，缓慢地经过该温度范围时，易出现高温回火脆性。2、高温回火脆性与P、As、Sb、Sn等杂质元素在晶界上偏聚和析出有关，含Cr、Ni、Mn、Si等合金元素的合金结构钢更易出现高温回火脆性。3、高温回火脆性是可逆的，对于已产生回火脆性的钢，可以重新进行高温回火，随后以快冷消除：反之，已消除了高温回火脆性的钢，重新在脆性温度范围回火并缓慢冷却，其脆性将重新出现。淬火钢按回火温度的不同如何分类及其组织和目的 钢的回火按照回火温度的不同分为低温回火、中温回火和高温回火三类。低温回火（150-250℃）可获得回火马氏体组织。低温回火目的是降低应力，减少脆性和变形，使工件保持高硬度、强度及高耐磨性；但塑性、韧性较低。中温回火（350-450℃）可获得屈氏体组织。目的是提高零件的冲击韧度，使零件具有高弹性和屈服点。高温回火（500-650℃）称为调质处理，可获得良好综合力学性能的回火索氏体组织，使零件具有较低的硬度，适当的强度，和较高的塑性和韧性。什么是钢的白点，白点产生条件，类、第二类氢脆对钢的力学性能的影响。白点是钢中的一种内部裂纹，常出现在大型锻件的纵向断裂面上，呈现边缘清晰的圆形或椭圆形银白色斑点，长度可达几毫米至数毫米。这种裂缝因深藏于材料本体内部，与空气隔绝未发生氧化而呈银白色故称为白点。氢与应力是白点产生的充分必要条件。氢进入钢中所造成的主要危害是使钢的塑性、韧性降低，人们称其为“氢致氢脆”。白点造成的氢脆，随着钢的加载时应变速率的增高而急剧增高，使钢的力学性能下降，这种现象称为钢的类氢脆。当钢中的氢不足以形成白点时，钢的韧性亦随着钢中的含氢量增加而降低，但下降程度随着加载时应变速率升高而减少，这一现象称之为第二类氢脆，使钢的力学性能下降。钢的滞后断裂、大锻件的致裂既是这一类氢脆所致。三、叙述影响奥氏体晶粒长大的因素奥氏体晶粒长大是一个自发过程，但可以通过调节外界条件，不同程度地抑制或促进奥氏体晶粒长大过程的进行。1、加热温度的影响：奥氏体晶粒随着加热温度的升高而急剧长大，加热温度对奥氏体晶粒长大的作用很大。2、保温时间的影响：钢在一定的温度下保温奥氏体晶粒随保温时间的延长不断长大，开始阶段长大速度很快，随后减慢。保温时间对奥氏体晶粒长大的影响相对较小。3、加热速度的影响：将钢加热到同一温度，加热速度越快，过热度越大，奥氏体晶粒越细小。4、钢的化学成份影响：在相同加热条件下，随钢中的含碳量增加，奥氏体的晶粒由细小迅速长大。钢中凡形成稳定碳化物的元素和促进石墨化的元素都不同程度地阻碍奥氏体晶粒的长大。机械零件材料的合理选择一般应遵循以下原则：1、可靠性：机械零件的可靠性对材料的要求，可以用具体的化学成份、显微组织、力学性能指标来体现。2、工艺性：工艺性能又称为加工性能，是指在制造零件或工具的过程中，金属材料适应各种冷、热加工的性能，它包括热处理性能、锻造性能、焊接性能、铸造性能、切削加工性能。3、经济性金属零件的毛坯来源以各种型材为毛坯、以锻压方法制坯、以铸造方法制坯、以焊接方法制坯、以粉末冶金方法制坯。新材料的主要特征1、 材料具有新的化学成份与组织性能2、 对传统材料进行改进以改善使用性能 3、 降低产品制造成本，推动材料技术进步原材料缺陷对热处理工艺和性能的影响1、 原材料外表缺陷及其影响材料的氧化与退碳、材料的表面开裂、折叠、其他表面缺陷――凹坑、擦伤、错位等，它们主要影响材料的尺寸精度。2、材料的内部缺陷及其影响材料的锻压比不足、非金属夹杂特超标、较严重的疏松、偏析、带状组织、内裂、粗大组织。按合金对奥氏体长大倾向的影响程度，可大致分为4类：1、强烈阻止奥氏体晶粒长大倾向的元素：V（钒）、Ti（钛）、Nb（铌）、Zr（锆）、Al（铝）；2、中等阻碍奥氏体晶粒中等倾向的元素：W（钨）、Mo（钼）、Cr（铬）等；3、阻止奥氏体晶粒中等倾向的较弱的元素：Si（硅）、Co（钴）、Ni（镍）、Cu（铜）等；4、促使奥氏体晶粒长大倾向的元素：P（磷）、Mn（锰）、C（碳）等。四、影响奥氏体转变速度的因素1、加热温度的影响――随着加热温度的提高，奥氏体的形核速度、长大速度以及原子扩散能力的增大，使奥氏体的形成速度加大。2、加热速度的影响――随着加热速度的加大，奥氏体形成过程的各个阶段移向更高的温度范围，加热速度越快，珠光体的过热度越大，转变的孕育期越短，转变所需的时间越短。3、钢的化学成份的影响①钢的含碳量的影响――钢中的含碳量增高，则铁素体和渗碳体的相界面总量增多，碳的扩散能力增大；同时奥氏体中碳浓度越高，原子的扩散速度越快，则奥氏体的形核几率越大。②钢中合金元素的影响――钢中的合金元素，不会改变钢加热时奥氏体化的一般进程，但合金元素对奥氏体的形核、长大、碳化物的溶解，以及奥氏体均匀化则有很大影响。4、钢的原始组织的影响――钢的原始组织越细，碳化物的分散度越大、铁素体和渗碳体的片间距也越小，相界面越多，奥氏体形成速度越快。马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体，当奥氏体含碳量小于0.20%时，淬火组织马氏体为板条状。当奥氏体含碳量大于1.0%时为片状。贝氏体具有多种组织形态，根据其金相组织特征，大致可分为粒状贝氏体、上贝氏体（羽毛状）和下贝氏体（针状）。回火的阶段（≤250℃）：淬火马氏体的分解； 回火的第二阶段（200-300℃）：残余奥氏体的转变； 回火的第三阶段（250-400℃）：碳化物类型的转变； 回火的第四阶段（≥400℃）：渗碳体的球化、粗化，铁素体的回复、再结晶。根据回火温度和对应的组织变化，可将淬火钢回火时的组织转变过程分为四个阶段：1、回火马氏体――淬火钢经过150-250℃回火，即形成回火马氏体组织。2、回火托氏体――淬火钢经过350-450℃回火后，即形成回火托氏体组织。3、回火索氏体――淬火钢经过500-650℃回火后，即形成回火索氏体。4、回火珠光体――淬火钢在650℃－A1温度范围内经较长时间回火后，即形成回火珠光体组织。热应力――钢在加热冷却时，表面和心部存在很大差异，使零件不同部位的热胀冷缩不均匀，便产生了内应力。这种由热胀冷缩不一致而产生的应力称为热应力。组织应力――零件在淬火冷却时，由于内外温差的存在，使零件表面与心部发生组织转变的时间与转变量有差异，致使内外比体积的变化不同，因而形成内应力。这种因组织转变所引起的内应力称为组织应力。五、影响残余内应力的大小和分布的因素1、奥氏体的成份――奥氏体化学成份不同，其导热性、热膨胀系数及马氏体的比体积均不同。导热性越差，热膨胀系数越大，马氏体比体积越大，马氏体转变量越多，残余内应力越大。2、加热和冷却速度――加热和冷却速度越快，零件内外部温差就越大，零件被加热或冷却就越不均匀，残余内应力就越大。3、零件的形状复杂程度――零件的结构形状越复杂，零件不同部位的厚薄差别越大，零件的界面尺寸越大，残余内应力也越大。4、其他影响因素――淬火加热后奥氏体的晶粒大小、淬火加热设备的温度均匀性、选用何种淬火冷却介质、淬火操作方法等，对残余应力有不同程度的影响。淬火变形的影响因素：钢的成份的影响、钢的原始组织的影响、淬火加热温度与加热速度的影响、零件设计出的界面尺寸与加热速度的影响、淬火介质与淬火方法的影响。减小淬火变形的方法：零件热处理前的应力消除、合理的装炉方法、合理的加热方法、合理的冷却方法、合理的淬火操作。零件淬火开裂的影响因素：零件结构的不良设计、材料的不当选用、原材料中的严重缺陷存在、热处理工艺的不成熟、热处理装备的保障能力差、热处理淬火操作不当、未及时回火。防止淬火开裂的方法：严格控制原材料的内在质量、合理的零件结构、严格控制马氏体转变区的冷却速度、及时的回火工艺安排、利用热应力使零件表面产生残余压应力、提高热处理装备的保障能力、选用合适的淬火介质、完善热处理工艺文件，严格遵守工艺纪律。end
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