冷熱處理工藝

2019-05-25 點(diǎn)擊量：

鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續(xù)在0℃以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。冷卻到液氮溫度(-196℃)的冷處理稱為深冷處理。
 
冷處理，是材料科學(xué)中改善金屬工件性能的一種工藝，有大幅度提高工件穩(wěn)定性，降低淬火應(yīng)力、提高強(qiáng)度的作用。
 
熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過(guò)改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來(lái)控制其性能的一種金屬熱加工工藝。
 
金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。   整體熱處理  是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。  退火:將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。
 
正火:將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善低碳材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為熱處理。 
 
淬火:將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。 
 
回火：為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻。
 
表面熱處理 
 
只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。
 
化學(xué)熱處理  通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
 
鋼材冷處理一般是淬火，具體如下：
淬火后在室溫停留:淬火后，一定要使套圈內(nèi)外均勻冷至室溫后進(jìn)行冷處理，否則容易開(kāi)裂，冷至室溫后馬上冷處理(一般不超過(guò)30min)，否則會(huì)中止奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。
 
冷處理溫度:冷處理的溫度主要根據(jù)鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變終止溫度Mf，另外還要考慮冷處理對(duì)機(jī)械性能的影響及工藝性等因素。對(duì)于GCr15鋼，冷處理選用-70℃;精度要求不甚高的套圈或設(shè)備有限制時(shí)，冷處理溫度可選為-40~-70℃;超精密軸承，可在-70℃~-80℃之間進(jìn)行冷處理。過(guò)冷的溫度影響軸承沖擊疲勞和接觸壽命。
 
冷處理保溫:雖然大量馬氏體的轉(zhuǎn)變是在冷到一定溫度傾刻間完成的，但為使一批套圈表面與心部都均勻達(dá)到冷處理溫度，需要一定的保溫時(shí)間，一般為1~1.5h。
 
冷處理后的回火:套圈冷處理后放在空氣中,其溫度緩慢升至室溫后及時(shí)進(jìn)行回火。溫升不能太快，否則容易開(kāi)裂;回火及時(shí)，否則套圈內(nèi)部較大的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致套圈開(kāi)裂，一般不超過(guò)2h。