西安不鏽鋼管固溶與退火的區(qū)彆
西安不鏽鋼管固溶與退火的區(qū)彆
固溶(處理)是指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中後快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。退火指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然後以適宜速度冷卻。目的是降低硬度,改善切削加工性;消除殘餘應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,減少變形與裂紋傾向;細(xì)化晶粒,調(diào)整組織,消除組織缺陷。
西安不鏽鋼管固溶即固溶處理,是指將合金加熱至**相能全部或大限度地溶入固溶體的溫度,保持一段時(shí)間後,以快於**相自固溶體中析出的速度冷卻,獲得過飽和固溶體的過程。
固溶目的:固溶處理的主要目的是改善鋼或合金的塑性和韌性,為沉澱硬化處理作好準(zhǔn)備等。固溶處理是材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)中一種非常常見的加工處理工藝。由固溶可得到固溶體。使合金中各種相充分溶解,強(qiáng)化固溶體,並提高韌性及抗蝕性能,消除應(yīng)力與軟化,以便繼續(xù)加工或成型。
西安不鏽鋼管固溶影響因素
加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度是固溶處理應(yīng)當(dāng)控製的幾個(gè)主要參數(shù)。
加熱溫度原則上可根據(jù)相應(yīng)的相圖來確定。上限溫度通常接近於固相線溫度或共晶溫度。在這樣高的溫度下合金具有大的固溶度且擴(kuò)散速度快。但溫度不能過高,否則將導(dǎo)致低熔點(diǎn)共晶和晶界相熔化,即產(chǎn)生過燒現(xiàn)象,引起淬火開裂並降低韌性。低加熱溫度應(yīng)高於固溶度曲線(圖示中的ab線),否則時(shí)效後性能達(dá)不到要求。不同的合金,允許的加熱溫度範(fàn)圍可能相差很大。某些銅合金和合金鋼的加熱溫度範(fàn)圍較寬,而大部分鋁合金的淬火加熱溫度範(fàn)圍則很窄,有的甚至隻有±5℃。
保溫的目的是使合金組織充分轉(zhuǎn)變到淬火所需狀態(tài)。保溫時(shí)間主要取決於合金成分、材料的預(yù)先處理和原始組織以及加熱溫度等,同時(shí)也與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)。原始組織細(xì)、加熱溫度高、裝爐量少、工件斷麵尺寸小,保溫時(shí)間就較短。
固溶固溶熱處理,碳在奧氏體不鏽鋼中的溶解度與溫度有很大影響。奧氏體不鏽鋼在經(jīng)400℃~850℃的溫度範(fàn)圍內(nèi)時(shí),會(huì)有高鉻碳化物析出,當(dāng)鉻含量降至耐腐蝕性界限之下,此時(shí)存在晶界貧鉻,會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕,嚴(yán)重時(shí)能變成粉末。所以有晶間腐蝕傾向的奧氏體不鏽鋼應(yīng)進(jìn)行固溶熱處理或穩(wěn)定化處理。
固溶熱處理:將奧氏體不鏽鋼加熱到1100℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶於奧氏體中,然後快速冷卻至室溫,使碳達(dá)到過飽和狀態(tài)。這種熱處理方法為固溶熱處理。
固溶熱處理中的快速冷卻似乎象普通鋼的淬火,但此時(shí)的“淬火”與普通鋼的淬火是不同的,前者是軟化處理,後者是淬硬。後者為獲得不同的硬度所采取的加熱溫度也不一樣,但冇到1100℃。
西安不鏽鋼管固溶是將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝
時(shí)效處可分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種自然時(shí)效是將零件置於露天場地半年以上,使其緩緩地發(fā)生形變,從而使殘餘應(yīng)力消除或減少,人工時(shí)效是將零件加熱到550~650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火,它比自然時(shí)效節(jié)省時(shí)間,殘餘應(yīng)力去除較為徹底.
根據(jù)合金本性和用途確定采用何種時(shí)效方法。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效,室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效,有些必須人工時(shí)效。
從合金強(qiáng)化相上來分析,含有S相和CuAl2等相的合金,一般采用自然時(shí)效,而需要在高溫下使用或?yàn)榱颂岣吆辖鸬那?qiáng)度時(shí),就需要采用人工時(shí)效來強(qiáng)化。比如LY11和LY12,40度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性,對於150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。含有主要強(qiáng)化相為MgSi,MgZn2的T相的合金,隻有采用人工時(shí)效強(qiáng)化,才能達(dá)到它的高強(qiáng)度。
對於一般鋁合金,自然時(shí)效時(shí),屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好,采用人時(shí)效時(shí),合金屈服強(qiáng)度較高而伸長率和耐蝕性都降低。對於鋁-鋅-鎂-銅係合金入LC4則相反,當(dāng)采用人工時(shí)效時(shí),合金耐蝕性比自然時(shí)效好。
選用不同品種鋼材作塑料模具,其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同,因此製造工藝路線不同;同樣,不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節(jié)主要介紹塑料模具的製造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。
西安不鏽鋼管退火是一種金屬熱處理工藝,指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然後以適宜速度冷卻。目的是降低硬度,改善切削加工性;消除殘餘應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,減少變形與裂紋傾向;細(xì)化晶粒,調(diào)整組織,消除組織缺陷。準(zhǔn)確的說,退火是一種對材料的熱處理工藝,包括金屬材料、非金屬材料。而且新材料的退火目的也與傳統(tǒng)金屬退火存在異同。
在生產(chǎn)中,退火工藝應(yīng)用很廣泛。根據(jù)工件要求退火的目的不同,退火的工藝規(guī)範(fàn)有多種,常用的有完全退火、球化退火、和去應(yīng)力退火等。西安不鏽鋼管退火方法
西安不鏽鋼管退火的一個(gè)主要工藝參數(shù)是高加熱溫度(退火溫度),大多數(shù)合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金係的相圖為基礎(chǔ)的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎(chǔ)(圖1)。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度,視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線溫度以下、固溶度線溫度以上或以下的某一溫度。
西安不鏽鋼管退火重結(jié)晶退火——完全退火
應(yīng)用於平衡加熱和冷卻時(shí)有固態(tài)相變(重結(jié)晶)發(fā)生的合金。其退火溫度為各該合金的相變溫度區(qū)間以上或退火
以內(nèi)的某一溫度。加熱和冷卻都是緩慢的。合金於加熱和冷卻過程中各發(fā)生一次相變重結(jié)晶,故稱為重結(jié)晶退火,常被簡稱為退火。
這種退火方法,相當(dāng)普遍地應(yīng)用於鋼。鋼的重結(jié)晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(共析鋼或過共析鋼)以上30~50℃,保持適當(dāng)時(shí)間,然後緩慢冷卻下來。通過加熱過程中發(fā)生的珠光體(或者還有先共析的鐵素體或滲碳體)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體(**回相變重結(jié)晶)以及冷卻過程中發(fā)生的與此相反的**回相變重結(jié)晶,形成晶粒較細(xì)、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。退火溫度在Ac3以上(亞共析鋼)使鋼發(fā)生完全的重結(jié)晶者,稱為完全退火,退火溫度在Ac1與Ac3之間 (亞共析鋼)或Ac1與Acm之間(過共析鋼),使鋼發(fā)生部分的重結(jié)晶者,稱為不完全退火。前者主要用於亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件,以消除組織缺陷(如魏氏組織、帶狀組織等),使組織變細(xì)和變均勻,以提高鋼件的塑性和韌性。後者主要用於中碳和高碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛軋件。此種鍛、軋件若鍛、軋後的冷卻速度較大時(shí),形成的珠光體較細(xì)、硬度較高;若停鍛、停軋溫度過低,鋼件中還有大的內(nèi)應(yīng)力。此時(shí)可用不完全退火代替完全退火,使珠光體發(fā)生重結(jié)晶,晶粒變細(xì),同時(shí)也降低硬度,消除內(nèi)應(yīng)力,改善被切削性。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過共析鋼球化退火,也是不完全退火。
重結(jié)晶退火也用於非鐵合金,例如鈦合金於加熱和冷卻時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,低溫為 α相(密排六方結(jié)構(gòu)),高溫為 β相(體心立方結(jié)構(gòu)),其中間是“α+β”兩相區(qū),即相變溫度區(qū)間。為了得到接**衡的室溫穩(wěn)定組織和細(xì)化晶粒,也進(jìn)行重結(jié)晶退火,即緩慢加熱到高於相變溫度區(qū)間不多的溫度,保溫適當(dāng)時(shí)間,使合金轉(zhuǎn)變?yōu)?span lang="EN-US">β相的細(xì)小晶粒;然後緩慢冷卻下來,使β相再轉(zhuǎn)變?yōu)?span lang="EN-US">α相或α+β兩相的細(xì)小晶粒。
不完全退火是將鐵碳合金加熱到Ac1-Ac3之間溫度,達(dá)到不完全奧氏體化,隨之緩慢冷卻的退火工藝。
不完全退火主要適用於中、高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等,其目的是細(xì)化組織和降低硬度,加熱溫度為Ac1+(40-60)℃,保溫後緩慢冷卻。
退火等溫式退火
應(yīng)用於鋼和某些非鐵合金如鈦合金的一種控製冷卻的退火方法。對鋼來說,是緩慢加熱到 Ac3(亞共析退火
鋼)或 Ac1(共析鋼和過共析鋼)以上不多的溫度,保溫一段時(shí)間,使鋼奧氏體化,然後迅速移入溫度在A1以下不多的另一爐內(nèi),等溫保持直到奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢訝钪楣怏w(亞共析鋼還有先共析鐵素體;過共析鋼還有先共析滲碳體)為止,後以任意速度冷卻下來(通常是出爐在空氣中冷卻)。等溫保持的大致溫度範(fàn)圍在所處理鋼種的等溫轉(zhuǎn)變圖上A1至珠光體轉(zhuǎn)變鼻尖溫度這一區(qū)間之內(nèi)(見過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖);具體溫度和時(shí)間,主要根據(jù)退火後所要求的硬度來確定(圖2)。等溫溫度不可過低或過高,過低則退火後硬度偏高;過高則等溫保持時(shí)間需要延長。鋼的等溫退火的目的,與重結(jié)晶退火基本相同,但工藝操作和所需設(shè)備都比較複雜,所以通常主要是應(yīng)用於過冷奧氏體在珠光體型相變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變相當(dāng)緩慢的合金鋼。後者若采用重結(jié)晶退火方法,往往需要數(shù)十小時(shí),很不經(jīng)濟(jì);采用等溫退火則能大大縮短生產(chǎn)周期,並能使整個(gè)工件獲得更為均勻的組織和性能。等溫退火也可在鋼的熱加工的不同階段來用。例如,若讓空冷淬硬性合金鋼由高溫空冷到室溫時(shí),當(dāng)心部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體之時(shí),在已發(fā)生了馬氏體相變的外層就會(huì)出現(xiàn)裂紋;若將該類鋼的熱鋼錠或鋼坯在冷卻過程中放入700℃左右的等溫爐內(nèi),保持等溫直到珠光體相變完成後,再出爐空冷,則可免生裂紋。
含β相穩(wěn)定化元素較高的鈦合金,其β相相當(dāng)穩(wěn)定,容易被過冷。過冷的β相,其等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(圖3)與鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖相似。為了縮短重結(jié)晶退火的生產(chǎn)周期並獲得更細(xì)、更均勻的組織,亦可采用等溫退火 。
退火均勻化退火
亦稱擴(kuò)散退火。應(yīng)用於鋼及非鐵合金(如錫青銅、矽青銅、白銅、鎂合金等)的鑄錠或鑄件的一種退火退火
方法。將鑄錠或鑄件加熱到各該合金的固相線溫度以下的某一較高溫度,長時(shí)間保溫,然後緩慢冷卻下來。均勻化退火是使合金中的元素發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散,來減輕化學(xué)成分不均勻性(偏析),主要是減輕晶粒尺度內(nèi)的化學(xué)成分不均勻性(晶內(nèi)偏析或稱枝晶偏析)。均勻化退火溫度所以如此之高,是為了加快合金元素?cái)U(kuò)散,儘可能縮短保溫時(shí)間。合金鋼的均勻化退火溫度遠(yuǎn)高於Ac3,通常是1050~1200℃。非鐵合金錠進(jìn)行均勻化退火的溫度一般是“0.95×固相線溫度(K)”,均勻化退火因加熱溫度高,保溫時(shí)間長,所以熱能消耗量大 。
退火球化退火
隻應(yīng)用於鋼的一種退火方法。將鋼加熱到稍低於或稍高於Ac1的溫度或者使溫度在A1上下周期變化,然後緩冷下來。目的在於使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄睿鶆蚍植检惰F素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、被切削性好、冷形變能力大。對工具鋼來說,這種組織是淬火前好的原始組織。
退火去應(yīng)力式退火
去應(yīng)力退火是將工件加熱到Ac1以下的適當(dāng)溫度(非合金鋼在500~600℃),保溫後隨爐冷卻的熱處理工藝稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力加熱溫度低,在退火過程中無組織轉(zhuǎn)變,主要適用於毛坯件及經(jīng)過切削加工的零件,目的是為了消除毛坯和零件中的殘餘應(yīng)力,穩(wěn)定工件尺寸及形狀,減少零件在切削加工和使用過程中的形變和裂紋傾向。
退火球化退火的具體工藝
①普通(緩冷)球化退火,緩冷適用於多數(shù)鋼種,尤其是裝爐量大時(shí),操作比較方便,但生產(chǎn)周期長;②等溫球化退火,適用於多數(shù)鋼種,特彆是難於球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼(如滾動(dòng)軸承鋼);其生產(chǎn)周期比普通球化退火短,不過需要有能夠控製共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子;③周期球化退火,適用於原始組織為片層狀珠光體組織的鋼,其生產(chǎn)周期也比普通球化退火短,不過在設(shè)備裝爐量大的條件下,很難按控製要求改變溫度,故在生產(chǎn)中未廣泛采用;④低溫球化退火,適用於經(jīng)過冷形變加工的鋼以及淬火硬化過的鋼(後者通常稱為高溫軟化回火);⑤形變球化退火,形變加工對球化有加速作用,將形變加工與球化結(jié)合起來,可縮短球化時(shí)間。它適用於冷、熱形變成形的鋼件和鋼材(如帶材)。