固溶处理和时效处理

固溶处理和时效处理之袁州冬雪创作

1、固溶处理

所谓固溶处理，是指将合金加热到高温奥氏体区保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后疾速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺.

固溶处理的主要目标是改善钢或合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等.适用

多种特殊钢，高温合金，特殊性能合金，有色金属.

尤其适用：1.热处理后须要再加工的零件.

2.消除成形工序间的冷作硬化.

工件.

原理

序言

固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到平均的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布平均的碳化物和γ’等强化相，同时消除由于冷热加工发生的应力，使合金发生再结晶.其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以包管合金高温抗蠕变性能.固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以包管主要强化相需要的析出条件和一定的晶粒度.对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大

的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采取较低的固溶温度，包管较小的晶粒度.高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不但有主要强化相的溶解，而且能够有某些相的析出.对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却.

不锈钢固溶热处理

碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响.奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内时，会有高铬碳化物析出，当铬含量降至耐腐蚀性边界之下，此时存在晶界贫铬，会发生晶间腐蚀，严重时能变成粉末.所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应停止固溶热处理或稳定化处理.

固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后疾速冷却至室温，使碳达到过饱和状态.这种热处理方法为固溶热处理.

固溶热处理中的疾速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是分歧的，前者是软化处理，后者是淬硬.后者为获得分歧的硬度所采纳的加热温度也纷歧样，但没到1100℃.

淬火

钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下停止马氏体转变的热处理工艺.

通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等资料的固溶处理或带有疾速冷却过程的热处理工艺称为淬火.

淬火的目标是使过冷奥氏体停止马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以分歧温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而知足各种机械零件和工具的分歧使用要求.也可以通过淬火知足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能.

淬火能使钢强化的根来历根基因是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织.

固溶处理与时效处理的区别

固溶热处理

将合金加热至高温单相区恒温坚持,使过剩相充分溶速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺

时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残存应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃

停止去应力退火，它比自然时效节俭时间，残存应力去除较为完全.

2、时效处理——为了消除紧密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变更，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，坚持5-20小时，这种为稳定紧密制件质量的处理，称为时效.对在低温或动载荷条件下的钢材构件停止时效处理，以消除残存应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要.

时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温坚持其性能，形状，尺寸随时间而变更的热处理工艺.若采取将工件加热到较高温度，并较短时间停止时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理.时效处理的目标，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等.

在机械生产中，为了稳定铸件尺寸，常将铸件在室温下长期放置，然后才停止切削加工.这种措施也被称为时效.但这种时效不属于金属热处理工艺.

20世纪初叶，德国工程师A.维尔姆研究硬铝时发现，这种合金淬火后硬度不高，但在室温下放置一段时间后，硬度便显著上升，这种现象后来被称为沉淀硬化.这一发现在工程界引起了极大兴趣.随后人们相继发现了一些可以采取时

效处理停止强化的铝合金、铜合金和铁基合金，创始了一条与一般钢铁淬火强化有实质差别的新的强化途径——时效强化.

绝大多数停止时效强化的合金，原始组织都是由一种固溶体和某些金属化合物所组成.固溶体的溶解度随温度的上升而增大.在时效处理前停止淬火，就是为了在加热时使尽能够多的溶质溶入固溶体，随后在疾速冷却中溶解度虽然下降，但过剩的溶质来不及从固溶体中分析出来，而形成过饱和固溶体.为达到这一目标而停止的淬火常称为固溶热处理.

颠末长期反复研究证实，时效强化的实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒(一般是金属化合物，也能够是过饱和固溶体中的溶质原子在许多微小地区堆积)，形成一些体积很小的溶质原子富集区.

在时效处理前停止固溶处理时，加热温度必须严格节制，以便使溶质原子能最大限度地固溶到固溶体中，同时又不致使合金发生熔化.许多铝合金固溶处理加热温度容许的偏差只有5℃左右.停止人工时效处理，必须严格节制加热温度和保温时间，才干得到比较抱负的强化效果.生产中有时采取分段时效，即先在室温或比室温稍高的温度下保温一段时间，然后在更高的温度下再保温一段时间.这样作有时会得到较好的效果.

马氏体时效钢淬火时会发生组织转变，形成马氏体.马氏体就是一种过饱和固溶体.这种钢也可采取时效处理停止强化.

低碳钢冷态塑性变形后在室温下长期放置，强度提高，塑性降低，这种现象称为机械时效.