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无锡热处理工艺的介绍
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无锡热处理是指在固态下对材料进行加热、保温和冷却,以获得预期的组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代到青铜时代、铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐被人们所认识。

早在公元前770年至公元前222年,中国人在生产实践中发现,钢的性能会因温度和压力变形的影响而发生变化。白口铸铁的软化处理是制造农具的重要工序。

无锡热处理工艺一般包括加热、保温和冷却三个工序,有时只有两个工序。这些过程是相互联系的,不能中断。加热是热处理的重要过程之一。金属热处理的加热方法有很多。起初,木炭和煤被用作热源,使用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,并且没有环境污染。这些热源可用于直接加热或通过熔融盐或金或甚至漂浮颗粒间接加热。金属受热时,工件暴露在空气中,往往会发生氧化脱碳(即钢铁零件表面含碳量降低),对热处理后零件的表面性能有非常不利的影响。因此,金属通常应在受控气氛或保护气氛、熔盐和真空中加热,也可以通过涂层或包装加热。加热温度是热处理过程的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度是确保热处理质量的主要问题。加热温度随待处理的金属材料和热处理目的而变化,但通常加热到相变温度以上,以获得高温微观结构。此外,转变需要一定的时间,所以当金属工件表面达到所需的加热温度时,必须在此温度下保持一定的时间,使内外温度一致,显微组织完全转变。这个时间叫做保持时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往更长。

冷却也是热处理过程中不可缺少的一步,不同的工艺冷却方式也不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度较慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度较快。但由于钢种不同,要求也不同。例如,空气淬硬钢可以在与正火相同的冷却速度下硬化。

流程分类

金属热处理工艺可分为三类:整体热处理、表面热处理和化学热处理。根据加热介质、加热温度和冷却方式的不同,每一类都可以分为几种不同的热处理工艺。对同一种金属采用不同的热处理工艺可以获得不同的组织和性能。钢铁在工业中应用广泛,其显微组织复杂,因此钢铁的热处理工艺有很多种。整体热处理是将整个工件加热,然后以适当的速度冷却,以获得所需的金相组织,改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁的整体热处理有四个基本过程:退火、正火、淬火和回火。

技术手段

退火是将工件加热到合适的温度,根据工件的材料和尺寸采用不同的保温时间,然后缓慢冷却,使金属内部结构达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火做准备。正火是将工件加热到合适的温度,然后在空气中冷却。正火效果类似于退火,只是得到的显微组织更细小,常用于提高材料的切削性能,有时也用于一些要求不高的零件的热处理。淬火是将工件加热保温,然后在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后,钢零件变得坚硬,但同时变脆。为了及时消除脆性,一般需要及时回火。为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件长期保持在高于室温、低于650℃的适当温度下,然后冷却。这个过程叫回火

退火、正火、淬火、回火是整个热处理中的“四火”,其中淬火和回火关系密切,经常一起使用,缺一不可。"随着加热温度和冷却方式的不同,四种火演化出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性,高温调质结合的过程称为调质。一些合金淬火形成过饱和固溶体后,在室温或稍高的温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或磁性。这种热处理过程称为时效处理。将压力加工变形和热处理有效而紧密地结合起来,使工件获得良好的强度和韧性协调的方法称为形变热处理。在负压气氛或真空中进行热处理,称为真空热处理,既能使工件不氧化脱碳,保持工件表面光滑,提高工件性能,又能引入渗剂进行化学热处理。表面热处理是一种金属热处理工艺,只对工件表面进行加热,改变其表面力学性能。为了只加热工件的表层而不将过多的热量传递到工件中,所用的热源必须具有较高的能量密度,即每单位面积给予工件较大的热能,使工件的表层或部分能在短时间内或瞬间达到高温。表面热处理的主要方法是火焰淬火和感应加热。常见的热源有氧乙炔或氧丙烷火焰、感应电流、激光和电子束。化学热处理是通过改变工件表面的化学成分、微观结构和性能来进行金属热处理的过程。化学热处理和表面热处理的区别在于,前者改变了工件表面的化学成分。化学热处理是在含有碳、盐或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中对工件进行加热,并长时间保持该温度,使工件表层渗入碳、氮、硼、铬等元素。元素渗入后,有时会进行淬火和回火等其他热处理工艺。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮和金属渗透。热处理是机械零件和模具制造过程中的重要工序之一。一般来说,它可以确保和提高工件的各种性能,如耐磨性和耐腐蚀性。它还可以改善坯料的显微组织和应力状态,便于各种冷热加工。比如白口铸铁可以长时间退火,获得可锻铸铁,提高塑性;有了正确的热处理工艺,齿轮的使用寿命可以比未经热处理的齿轮延长一倍或几十倍;另外,便宜的碳钢通过渗入一些合金元素,具有一些高价合金钢的性能,可以替代一些耐热钢和不锈钢;几乎所有的工具和模具都需要经过热处理才能使用。

真空法

因为金属工件的加热和冷却操作需要几十个甚至几十个动作才能完成。这些动作是在真空热处理炉中进行的,操作人员无法进入,因此对真空热处理炉的自动化程度要求更高。同时,经过加热、保温等一些动作后,需要六七个动作才能在15秒内完成金属工件的淬火过程。这样敏捷的条件下完成许多动作,很容易引起操作人员的紧张,构成误操作。因此,只有高度自动化才能按照程序准确及时地进行协调。金属零件的真空热处理是在封闭的真空炉中进行的,严格的真空密封是众所周知的。因此,获得并坚持真空炉原有的气体泄漏率,确保真空炉的工作真空度,对确保零件真空热处理质量具有重要意义。因此,真空热处理炉的一个关键问题是要有可靠的真空密封结构。为了确保真空炉的真空性能,真空热处理炉的结构设计必须遵循一个基本原则,即炉体应密封焊接,同时炉体上应尽可能少开孔或不开孔,并应采用或避免动态密封结构,以尽量减少真空泄漏的机会。安装在真空炉体上的部件和附件,如水冷电极和热电偶引出装置,也必须设计有密封结构。大多数加热和绝缘材料只能在真空下使用。真空热处理炉的加热保温内衬是在真空和高温下工作的,因此对这些材料提出了耐高温、散热效果好、导热系数小的要求。对抗氧化性要求低。因此,钽、钨、钼和石墨被广泛用作真空热处理炉的加热和隔热材料。这些材料在大气中很容易氧化,所以普通热处理炉无法使用这些加热保温材料。水冷装置:真空热处理炉的外壳、盖子、电加热元件、水冷电极、中间真空隔热门等部件均在真空和加热状态下工作。在这种不利条件下工作时,必须确保各部件的结构不变形或损坏,真空密封圈不过热或烧伤。因此,每个部件应根据不同情况配备水冷装置,以确保真空热处理炉的正常运行和足够的使用寿命。采用低电压大电流:当真空容器中的真空空隙在几托到lxlo-1托的范围内时,真空容器中带电的导体会在较高的电压下产生辉光放电。在真空热处理炉中,发生严重的电弧放电。

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