四种焊后热处理方法
压力容器焊后消除应力热处理(2009年8月13日)
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2.哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理? 哪些压力容器及主要受压元件需焊 后消除应力热处理?笔者认为:应按 照GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8 款(指拼接管板、管箱和浮头盖)判 定。凡符合GB150 10.4.1款和GB151 6.4、6.8款规定的压力容器及主要受 压元件均应进行焊后消除应力热处理。
果好,因此在条件具备的情况下,应 优先选用炉内整体热处理方法。
� 对于球形储罐和大型压力容器可 採
取使用现场整体消除应力热处理方法。 � 由于焊后局部消除应力热处理的效 果较炉内整体消除应力热处理差,因 而《容规》和标准对局部消除应力热 处理方法的应用作出了较为明确的限 制。目前局部消除应力热处理只限应 用于B、C、D类焊接接头以及球形封头 与园筒连接的A类焊接接头。
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� GB/T9452-2003“热处理炉有效加热区
测定方法”等安全技术规范和标准之中。 因而在使用过程中出现了理解上的不 一致和偏差。为了满足钢制压力容器 焊后消除应力热处理的要求,保证钢 制压力容器的安全质量,本文将重点 讨论钢制压力容器焊后消除应力热处 理中常见的一些问题,并就此提出笔 者的认识和看法。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵபைடு நூலகம்
≤2 ≤4 ≤5 ≤6 ≤8 ≤10
(1)允许用修改量程的方法提高分辨力。
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JB/T10175规定:热处理炉的每个加热区至 少有两支热电偶,一支接记录仪表,另一 支接控温仪表,安放在有效加热区内,其 中一个仪表应具有报警功能。 每台热处理炉必须定期检测有效加热 区,检测周期见表3,检测方法按GB/T9452 的规定,其保温精度应符合表2要求。应在 明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检 验合格证。热处理炉只能在有效加热区检 验合格证规定的有效期内使用。
焊工(技师)习题库及答案
焊工(技师)习题库及答案一、单选题(共76题,每题1分,共76分)1.下列选项中()不是焊前预热的作用与目的。
A、防止气孔B、降低焊后冷街速度,减小淬硬倾向C、减小焊接应力D、防止冷裂纹正确答案:A2.焊前应将()范围内的各类可燃易爆物品清理干净。
A、12mB、10mC、20mD、15m正确答案:B3.下列说法正确的是()。
A、气焊熔剂在焊接时也起到填充金属的作用B、焊丝在气焊时起填充金属的作用C、低碳钢气焊时必须用熔剂D、有色金属、铸铁以及不锈钢气焊时,不必釆用气焊熔剂正确答案:B4.下列说法正确的是()。
A、焊缝外观质量在很大程度上反映出焊工对工艺规范执行情况B、焊缝外观质量在很大程度上反映岀焊工理论水平高低C、焊缝外观质量在很大程度上反映出焊工操作技能水平D、焊缝外观质量在很大程度上反映出焊工职业道德水平正确答案:C5.用电流表测量电路中的电流,须将电流表()在被测电路中,安培表用符号“A”表示。
A、串联B、并联C、串并联D、串联或并联正确答案:A6.焊接接头硬度试验国家标准不适用于()。
A、熔焊焊接接头B、压焊焊接接头C、堆焊金属D、钎焊焊接接头正确答案:D7.一个人具有吸引力的最直观的因素是()。
A、外貌B、品格C、能力D、性格正确答案:A8.()不是焊接接头力学性能试验测定的内容。
A、焊接接头的强度B、母為的强度C、焊缝金属的强度D、焊接材料的强度正确答案:B9.钨极氩弧焊焊接黄铜,电源采用直流正接,也可以采用交流,交流焊接时()。
A、钨极熔化小B、焊缝强度高C、锌的蒸发量较小D、飞溅小正确答案:C10.钛及钛合金焊接时,焊缝和热影响区呈(),表示保护效果最好。
A、金紫色B、银白色C、深蓝色D、淡黄色正确答案:B11.焊接压力容器的焊工,必须进行考试,取得()后,才能在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作。
A、锅炉压力容器焊工合格证B、高级焊工证C、焊工技师证D、锅炉压力容器无损检测资格证正确答案:D12.镍及镍合金中根据合金元素的不同有不同的名称,Ni-Cu合金定名为(),以400系列数字表示。
四种基本热处理
四种基本热处理方法随着时代的发展和科技的进步,人们对金属材料的热处理有了更深入的了解。
在金属材料的热处理中,有四种基本的方法,被称为热处理的“四把火”。
这四种基本热处理方法分别是退火、正火、淬火和回火。
1. 退火操作方法:将工件加热到适当温度,保温一定时间,最后进行缓慢冷却的金属热处理工艺。
目的:降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;一般在毛坯状态进行退火。
2. 正火操作方法:将工件加热到Ac3或Accm以上30~50度,保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的:降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预处理工序;对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为最后热处理工序。
3. 淬火操作方法:将工件加热到相变温度Ac3或Ac1以上,保温一段时间,然后在水、油或其他冷却介质中快速冷却。
目的:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点:适用于含碳量大于0.3%的碳钢和合金钢;淬火会导致内应力增大,降低塑性和冲击韧度,因此需要进行回火。
4. 回火操作方法:将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一适当温度,保温后,进行冷却。
目的:降低或消除淬火后的内应力,减少工件的变形和开裂;调整硬度,提高塑性和韧性,获得工作所要求的力学性能;稳定工件尺寸。
应用要点:根据需要选择不同温度的回火,以获得合适的硬度和韧性;一般避免在230280度、不锈钢在400450度之间回火,以防产生回火脆性。
这四种基本热处理方法在金属材料的处理过程中发挥着重要的作用,根据具体要求和材料特性选择适当的方法,可以使金属材料达到理想的性能。
热处理工艺的“四把火”
热处理工艺的“四把火”金属热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的热处理工艺。
按照其处理工艺可以分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺,称为“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。
正火:将钢材或钢件加热到临界点AC3 或ACM 以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。
正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
退火:是将工件加热到适当温度(AC3以上20-40度),根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下的热处理工艺,其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。
目的和作用(1)降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工;(2)细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,均匀钢的组织成分,改善钢的性能或为以后的热处理做准备;(3)消除钢中的内应力,以防止变形或开裂。
淬火:淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度,保持一定时间,然后将工件放入水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却以获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
淬火后钢件变硬,但同时变脆。
为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。
目的和作用使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变,得到马氏体(或贝氏体)组织,然后配合以不同温度的回火,获得所需的力学性能。
(注:淬火态工件不允许直接投入现场使用,通常在此之后必须实时进行1-2次或以上之回火加工,以调整其组织及应力等。
)回火:回火就是将经过碎火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
目的和作用(1)合理地调整力学性能,使工件满足使用要求;(2)稳定组织,使工件在使用过程中不发生组织转变,从而保证工件的尺寸、形状不变;(3)降低或消除淬火内应力,以减少工件的变形并防止开裂。
2023中级焊工模拟考试题库试卷答案
2023中级焊工模拟考试题库试卷答案2023中级焊工模拟考试题库试卷答案1、(推断题)()道德一种社会行为方式,是人们共同生活及其行为的准则与规范。
参考答案:错误2、(推断题)焊条的熔敷系数是指在焊接过程中,单位时间内,焊芯熔敷在焊件上的金属量。
参考答案:正确3、(推断题)()在机械制图中,所画图形不论放大或缩小,在标注尺寸时,应按机件实际尺寸标注,与图形比例无关。
参考答案:正确4、(推断题)目前等离子弧所接受的电源,绝大多数为具有陡降外特性的直流电源。
参考答案:正确5、(推断题)()通常焊接对接焊缝时,钨极伸出长度为3-6mm较好,焊角焊缝时钨极伸出长度为7-8mm较好。
参考答案:正确6、(推断题)焊接电弧电压是随着电弧长度增加而变高。
参考答案:正确7、(推断题)()双丝埋弧焊一般前导的电弧获得足够的熔深,后续电弧调整熔宽或起改善成形的作用。
参考答案:正确8、(推断题)()熔化极MAG焊,碳钢中厚板横位对接接头焊接时,一般选用¢1.2mm药芯焊丝的焊接电压比选用实芯焊丝的焊接电压小。
参考答案:错误9、(推断题)()熔池要保持清晰,使熔渣和熔池金属良好分别,才能避开夹渣。
参考答案:正确10、(推断题)等离子弧是自由电弧经过热收缩效应、磁收缩效应和光收缩效应共同作用下形成的压缩电弧。
参考答案:错误11、(推断题)()电压是电场内任意两点间的电位差,电压的方向规定从低电位到高电位,就是电位升的方向。
参考答案:错误12、(推断题)()质量管理包括质量保证和质量检验两方面的内容。
参考答案:错误13、(推断题)()质量管理是指对工程质量的把握。
参考答案:错误14、(推断题)()直流电压表使用时,电压表串联在被测电路上,电压表量程由表内串联的倍压电阻准备。
参考答案:错误15、(推断题)()MIG焊接受一种介于短路过渡和射滴过渡之间的一种特殊形式,称为亚射流过渡。
参考答案:错误16、(推断题)()熔化极气体爱惜电弧焊时,爱惜气体的成分会影响熔滴的过渡形式。
焊前预热和焊后热处理的范围、目的和方法
焊前预热和焊后热处理的范围、目的和方法
焊前预热和后热是为了降低焊缝的冷却速度,防止接头生成淬硬组织,产生冷裂纹。
焊前预热温度一般在100-200度,后热不属于热处理,也是一种缓冷措施,后热的温度在200-300度,有的单纯是为了缓冷,有的是针对消氢处理的,一定的后热温度,能使焊缝中氢扩散出来,不至于集聚导致裂纹。
后热保温时间要根据工件厚度来确定,一般不会低于0.5小时的。
焊后热处理的就多了,主要分为四种:
1低于下转变温度进行的焊后热处理,如消除应力退火,温度一般在600-700之间,主要目的是消除焊接残余应力,
2高于上转变温度进行的焊后热处理,如正火,温度在950-1150之间,细化晶粒,改善材料的力学性能,再如不锈钢的固熔、稳定化处理,温度在1050左右,提高不锈钢的耐蚀性能。
尤其是抗晶间腐蚀的能力。
再如淬火,不同的淬火工艺能得到不同的效果,提高钢的耐磨性,硬度等。
3先高于上转变温度进行处理再进行低于下转变温度下的热处理。
比如正火加回火,淬火加回火等。
4在上下转变温度之间进行的焊后热处理。
750-900之间,一些材料的实效强化重结晶退火等。
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铝合金焊后热处理
铝及铝合金的焊后处理2010-03-02 09:59:11来源:我的钢铁试用手机平台一.清除残渣焊件焊完后,如果是使用气焊或药皮焊条焊,在对焊缝进行外观检查和无损检测之前,需要对焊缝及两侧的残存熔剂和焊渣及时进行清除,以防止焊渣和残存焊剂腐蚀焊缝及其表面,避免造成不良后果。
常用的焊后清理方法如下:(1)在60℃~~80℃的热水中刷洗;(2)放入重铬酸钾(K2Cr2O2)或质量分数为2%~3%的铬酐(Cr2O2);(3)再在60℃~~80℃的热水中洗涤;(4)放入干燥箱中烘干或风干。
为了检验残存熔剂去除的效果,可以在焊件的焊缝中滴上蒸馏水,然后再将蒸馏水收集起来,并滴入装有5%的硝酸溶液的小试管中,如有白色沉淀,则表示残存熔剂尚未清除彻底。
二、焊件的表面处理通过适当的焊接工艺和正确的操作技术,焊接后的铝及铝合金焊缝表面,具有均匀的波纹光滑的外貌。
阳极化处理,特别是抛光及染色技术配合使用时,可获得高质量的装饰表面。
减小焊接热影响区,可使用阳极化处理导致不良的颜色变化减至最小。
使用快速焊接工艺,可最大限度地减少焊接热影响区。
因此闪光对焊的焊缝,阳极化处理质量良好。
特别是对退火状态下不能热处理强化的合金的焊接件,阳极化处理后,金属基本和焊接热影响区之间的颜色反差最小。
炉中和浸渍钎焊不是局部加热的,所以金属颜色的外观是非常均匀的。
可热处理强化的合金,常常用作建筑结构零件,它们在焊接以后,常常进行阳极化处理。
在这类合金中,焊接加热会形成合金元素的析出,阳极化处理以后,热影响区和焊缝之间会出现差异。
这些在焊接区附近的晕圈,使用快速焊接可使其减至最小,或者使用冷却垫块和压板也可使晕圈减到很小,这些晕圈在焊接后,阳极化处理前,进行固落处理可以消除。
在化学处理的焊接件中,有时会遇到焊缝金属和基全金属的颜色差别较大,这就必须他细地选择填充金属的成分,特别是合金成分中含有硅时,就会对颜色的配比有影响。
如有必要可以对焊进行机械抛光。
焊接热处理
1.1 成分组织
• 钢的典型化学成分见表1。P91、P92是一种改良的 9CrMoVNbN 钢,具有优异的综合性能,自20 世纪80 年代在美国问世以来,在亚临界和超临界机组中得到 了广泛应用,其最高使用温度为593℃,一般用于温度 小580℃的厚壁蒸汽管道和联箱。
• P92E911(P911)P122(HCM12A)是在9%-12%CrMoVNbN 钢 的基础上开发的三种新型马氏体耐热钢,通过添加W 取代部分Mo 来提高高温强度,其Mo 当量(Mo+0.5W) 在1.5%左右。前两种为9%Cr 钢,其中E911 钢含W 1.0%,P92 钢含W 1.8%; P122钢 Cr 含量为12%, 含W 2.0%,由于Cr 含量比较高,为了避免出现δ-M, 加入了1% 左右的Cu 来降低Cr 当量。
4.1 焊接接头的验收标准
• 在焊接材料和焊接工艺确定后,力学性能和 焊缝硬度只取决于焊后热处理温度和时间。 硬度表征的是材料抵抗变形或抵抗破裂的能 力,其本身并没有明确的物理意义,也不是 材料的一个独立的基本性能。但焊缝硬度一 定程度上能反映焊后热处理是否充分,也能 间接反映接头的力学性能。由于现场无法也 不允许对厚壁管道的焊缝取样进行性能测试, 所以硬度检验就显得尤为重要。图7 显示了 焊后热处理温度对熔敷金属硬度的影响。
更容易丧失板条马氏体的形貌。焊后热处理温度不能 高于熔敷金属的AC1 温度。
。因此,P92 钢焊后热处理温度的上限以770℃为宜,不能 超过780℃。回火温度的下限需要试验确定,通过对上述三 种焊接材料熔敷金属回火效果的试验,表明当回火温度低 于750℃时,很难保证P92 焊缝的冲击韧性,(超(超临界 锅炉用钢及焊接技术协作网第二次论坛大会论文集19)击 功达到41J,延伸率和弯曲试验也难以合格。可见,新型马 氏体耐热钢的性能对组织异常敏感,其焊后热处理温度的 范围很窄。当采用上述焊接材料时,综合考虑P92 钢焊后 热处理温度的上、下限,厚壁管道的内外壁温差,SMAW、 SAW、TIG 工艺及其组合,现场热处理实际情况等因素, 确定P92 钢的焊后热处理温度为760± 10℃
热处理四把火工艺
退火、正火、淬火、回火工艺金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770~前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。
1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
焊工高级模拟题(附答案)
焊工高级模拟题(附答案)一、单选题(共32题,每题1分,共32分)1.下列钢中,具有良好焊接性能的是( )。
A、20CrB、09MnVC、20MnVBD、40Cr正确答案:B2.根据《容规》规定,压力容器焊缝在同一部位上的返修次数,一般不应超过()A、一次B、二次C、三次D、四次正确答案:B3.施焊时,不小心擦伤工件表面,对擦伤处进行修磨,使其均匀的过渡到母材表面,修磨的深度不大于该部位母材厚度的(),且不大于()mm,否则应进行补焊。
A、7%;3B、8%;3.5C、5%;2D、6%;2.5正确答案:C4.压力容器产品最终热处理按下面哪个厚度()A、封头压型前厚度42mmB、筒体厚度36mmC、筒体上焊接的接管壁厚最厚为60mmD、裙座厚度20mm正确答案:C5.现按照GB/T10249编制的焊机型号,ZX7-400IGBT,该字母和数字的组合表示的含量是()A、具有下降外特性的逆变弧焊整流焊机,额定电流400AB、具有下降外特性的逆变弧焊整流焊机,最大电流400AC、具有下降外特性的晶闸管直流弧焊机,额定电流400AD、具有下降外特性的晶闸管直流弧焊机,最大电流400A正确答案:A6.下列钢中,属于奥氏体不锈钢的是( )。
A、0Crl3B、1Crl3C、(C)0Cr19Ni9D、15MnVR正确答案:C7.直径为3.2mm和4.0mm的焊条,偏心度应不大于();但允许5%的受检焊条的偏心度大于(),且不大于()A、3%;3%;4%B、4%;4%;5%C、4%;4%;6%D、3%;3%;5%正确答案:B8.不能削弱焊缝有效工作截面的焊接缺陷是( )。
A、气孔B、夹渣C、焊缝余高超高D、咬边正确答案:C9.现场作业时,需要焊工看懂焊缝符号表示方法,焊缝符号一般分为标注法和图样法,按照标注法N和n分别表示什么意思。
()A、相同焊缝数量,管子段数B、焊工数量,管子段数C、焊工数量;焊缝段数D、相同焊缝数量;焊缝段数正确答案:D10.施焊时,当焊件温度在-20℃-0℃时,应在始焊处()mm,预热()℃以上A、100;20B、100;15C、50;20D、50;15正确答案:B11.均匀调节式埋弧自动焊机弧长发生变化后,恢复的时间要比等速送丝式焊机来得()。
热处理的4种方法
钢铁热处理的四种基本工艺什么是退火钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将金属或合金加热到适当的温度,保持一定的时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火的目的:退火所能达到的目的主在是:消除锻件及焊接结构的应力,消除冷加工后的加工应力,避免零件在加热和使用过程中产生变形及开裂;消除铸件和锻件的不均匀组织和粗大晶粒,消除合金钢硬而脆的特性,改善其切削加工的性能,胀管时的管头,胀接前也要进行退火。
(1) 降低硬度,改善切削加工性;(2)消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;(3)细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。
在生产中,退火工艺应用很广泛。
根据工件要求退火的目的不同,退火的工艺规范有多种,常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
正火与退火的区别,处理温度正火的冷却速度比退火快,得到的组织较细,工件的强度和硬度比退火高。
对于高碳钢的工件,正火后硬度偏高,切削加工性能变差,故宜采用退火工艺。
从经济方面考虑,正火比退火的生产周期短,设备利用率高,生产效率高,节约能源、降低成本以及操作简便,所以在满足工作性能及加工要求的条件下,应尽量以正火代替退火。
退火和正火可在电阻炉或煤、油、煤气炉中进行,最常用的是电阻炉。
电阻炉是利用电流通过电阻丝产生的热量来加热工件,同时用热电偶等电热仪表控制温度,操作简单、温度准确。
在加热过程中,由于工件与外界介质在高温下发生化学反应,当加热温度和加热速度控制不当或装炉不合适时,会造成工件氧化、脱碳、过热、过烧及变形等缺陷。
因此要严格控制加热温度和加热速度等。
图2-2为退火和正火的加热温度范围。
什么样叫金属冷加工硬化现象?在工程中,有时需用对钢件进行冷加工,如锻打、压延、弯曲、冲压等。
当冷加工产生塑性变形时,不但其外形发生了变化,其内部的晶粒形状也会发生变化,晶粒沿受力方向被拉长。
冷加工塑性变形较大时,还会产生较大内应力。
这种现象称为冷加工硬化。
利用冷加工硬化对钢材使用强度的提高是有限的,而冷加工硬化引起的塑性降低及残存的内应力则是有害的。
四种热处理方式
淬火Quenching钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体1化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火工艺将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。
通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。
另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。
淬火工艺主要用于钢件。
常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。
随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。
与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。
淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。
为此必须选择合适的冷却方法。
根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
淬火工件的硬度淬火工件的硬度影响了淬火的效果。
淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试HRC硬度。
淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。
厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度。
焊后热处理的四种方法
焊后热处理的四种方法
焊后热处理是为了改善焊接接头的性能和组织结构,常用的四种方法包括:
1. 回火处理(Tempering):通过加热焊接接头至临界温度以上并保温一段时间后冷却,目的是降低焊接接头的硬度和脆性,提高其韧性和强度。
2. 热处理(Annealing):将焊接接头加热至足够高的温度并保温一段时间后缓慢冷却,以消除焊接过程中产生的应力和改善晶粒结构,提高接头的塑性和韧性。
3. 正火处理(Normalizing):将焊接接头加热至临界温度以上并保温一段时间后将其迅速冷却至室温,主要目的是使接头的组织结构均匀化,提高其强度和硬度。
4. 淬火处理(Quenching):将焊接接头加热至临界温度以上并迅速冷却至室温,通过快速冷却来形成具有良好强度和硬度的组织结构,但可能会导致较高的残余应力和脆性。
这些方法的选择取决于焊接接头的材料、设计要求和应用环境等因素。
在进行焊后热处理时,应根据具体情况选择适当的方法,并注意控制加热温度、保温时间和冷却速率等参数,以确保焊接接头获得良好的性能和组织结构。
1。
消除焊接残余应力的四种方法
消除焊接残余应力的四种方法杨延功焦启林【摘要】:正1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。
(1)整体高温回火。
将整个焊件放在炉中加热到一定温度,然后保温一段时间再冷却。
同一种材料,回火温度越高、时间越长,残余应力消除得越彻底。
通过整体高温回火可消除80%~【关键词】:消除焊接残余应力高温回火温差拉伸消除残余应力消除应力回火温度液压试验机械拉伸法焊接结构具体方法【分类号】:TG407【正文快照】:1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。
川整体高温回火。
将整个焊件放在炉中加热到一定温度,然后保温一段时间再冷却。
同一种材料,回火温度越高、时间越长,残余应力消除得越彻底。
通过整体高温回火可消除80%- 90%的残余应力,这是生产中应用最广1、自然时效2、热时效3、振动时效(目前用的最多的一种)振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力,当附加动应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化工件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。
残余应力产生及消除方法残余应力产生:工件经机械加工后,其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。
若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时,则使工件表面产生裂纹,加速工件的损坏。
引起残余应力的原因有以下三个方面:( 一)冷塑性变形引起的残余应力在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。
切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。
( 二)热塑性变形引起的残余应力工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。
当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。
关于焊后消氢及热处理
重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接,都要求在焊前必须预热。
焊前预热的主要作用如下:(1)预热能减缓焊后的冷却速度,有利于焊缝金属中扩散氢的逸出,避免产生氢致裂纹。
同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度,提高了焊接接头的抗裂性。
(2)预热可降低焊接应力。
均匀地局部预热或整体预热,可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差(也称为温度梯度)。
这样,一方面降低了焊接应力,另一方面,降低了焊接应变速率,有利于避免产生焊接裂纹。
(3)预热可以降低焊接结构的拘束度,对降低角接接头的拘束度尤为明显,随着预热温度的提高,裂纹发生率下降。
预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化学成分有关,还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等有关,应综合考虑这些因素后确定。
另外,预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性,对降低焊接应力有着重要的影响。
局部预热的宽度,应根据被焊工件的拘束度情况而定,一般应为焊缝区周围各三倍壁厚,且不得少于150-200毫米。
如果预热不均匀,不但不减少焊接应力,反而会出现增大焊接应力的情况。
焊后热处理的目的有三个:消氢、消除焊接应力、改善焊缝组织和综合性能。
焊后消氢处理,是指在焊接完成以后,焊缝尚未冷却至100℃以下时,进行的低温热处理。
一般规范为加热到200~350℃,保温2-6小时。
焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出,对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。
在焊接过程中,由于加热和冷却的不均匀性,以及构件本身产生拘束或外加拘束,在焊接工作结束后,在构件中总会产生焊接应力。
焊接应力在构件中的存在,会降低焊接接头区的实际承载能力,产生塑性变形,严重时,还会导致构件的破坏。
消应力热处理是使焊好的工件在高温状态下,其屈服强度下降,来达到松弛焊接应力的目的。
常用的方法有两种:一是整体高温回火,即把焊件整体放入加热炉内,缓慢加热到一定温度,然后保温一段时间,最后在空气中或炉内冷却。
退火、正火、淬火、回火对比和区别
退火、正火、淬火、回火对比和区别1、退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺,称为“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
2、退火:是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。
3、正火;是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
4、淬火;是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。
淬火后钢件变硬,但同时变脆。
为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。
了解退火、淬火、回火的差异和作用:1.退火概念:所谓退火,就是将金属或合金加热到适当温度,保温一定时间,然后随炉缓慢冷却的热处理工艺,其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。
退火目的和作用:(1)降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工;(2)细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,均匀钢的组织成分,改善钢的性能或为以后的热处理作准备;(3)消除钢中的内应力,以防止变形或开裂。
2.淬火概念:淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
淬火目的和作用:淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变,得到马氏体(或贝氏体)组织,然后配合以不同温度的回火,获得所需的力学性能。
(注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用,通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工,以调整其组织及应力等。
3.回火概念:回火就是钢件淬硬后,再加热到低于Ac1点以下某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。
中级机械工程师答辩题库
中级机械工程师答辩题库一、基础理论部分1、如何避免焊接过程中构件翘曲,使焊接件难以获得精确尺寸?答:⑴在满足强度条件下,焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能取得短些或分段焊接,应避免焊缝交叉;⑵在焊接工艺上采取措施,使构件在冷却时能有微小移动的可能;⑶焊后应热处理(如退火),消除残余应力。
2、连接的主要类型有?答:平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。
3、链轮(滚子轮)的基本参数:答:配用链条的节矩(P),套筒的最大外经(d1),排矩(PE)及齿数(Z)。
4、齿轮失效的形式有:答:齿轮折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形。
5、齿轮常用材料:答:锻钢、铸钢、铸铁、非金属材料。
6、标准直齿圆柱齿轮传动需哪些强度计算?答:轮齿的受力分析、齿根弯曲疲劳强度计算、齿面接触疲劳强度计算。
7、滑动轴承的失效形式有哪些?答:磨粒磨损、刮伤、咬粘、疲劳剥落、腐蚀。
8、选择轴承应考虑的主要因素答:轴承载荷、轴承转速、轴承的调心性能、轴承的安装和拆卸。
9、滚动轴承的油润滑的常见方法:答:油浴润滑、滴油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑。
10、带传动有哪些类型?答:平带传动、V带传动、多楔带传动、同步带传动。
11、滚动轴承的基本结构包含哪几个部分答:内圈、外圈、滚动体、保持架。
12、离合器的作用,常用的有哪两类?答:离合器在机器运转中可将传动系统随时分离或结合;常用的可分牙嵌式与摩擦式两大类。
13、轴的表面强化处理的方法有哪些?答:表面高频淬火等处理;表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理;碾压、喷丸等强化处理。
14、工程机械的使用性能?答:牵引性能、动力性能、机动性能、经济性能、作业安全性能、操纵舒适性能。
15、工程机械的主要部件?答:发动机、传动系统、工作装置、操纵系统等。
16、图样中图样标记的S、A、B各代表什么意思?答:S—样机试制;A—小批试制;B—正式生产图样标记。
17、请列举出四种以上常用的金属热处理方法。
退火、正火、淬火、回火工艺
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770~前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为~%,而表面含碳量却达%以上,说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。
1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论,以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图,为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。
四种焊后热处理方法
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。
常用的整体热处理有退火,正火、淬火和回火;表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。
正火又称常化,是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度)或Accm(Accm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30〜50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提高。
另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生产中尽可能采用正火来代替退火。
正火的主要应用范围有:①用于低碳钢,正火后硬度略高于退火,韧性也较好,可作为切削加工的预处理。
②用于中碳钢,可代替调质处理作为最后热处理,也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等,可以消降或抑制网状碳化物的形成,从而得到球化退火所需的良好组织。
④用于铸钢件,可以细化铸态组织,改善切削加工性能。
⑤用于大型锻件,可作为最后热处理,从而避免淬火时较大的开裂倾向。
⑥用于球墨铸铁,使硬度、强度、耐磨性得到提高,如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
⑦过共析钢球化退火前进行一次正火,可消除网状二次渗碳体,以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。
正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+二次渗碳体,且为不连续。
正火主要用于钢铁工件。
一般钢铁正火与退火相似,但冷却速度稍大,组织较细。
有些临界冷却速度(见淬火)很小的钢,在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体,这种处理不属于正火性质,而称为空冷淬火。
与此相反,一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件,即使在水中淬火也不能得到马氏体,淬火的效果接近正火。
钢正火后的硬度比退火高。
正火时不必像退火那样使工件随炉冷却,占用炉子时间短,生产效率高,所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。
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钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。
常用的整体热处理有退火,正火、淬火和回火;表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。
正火又称常化,是将工件加热至Ac3(Ac₃是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度)或Accm(Accm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提高。
另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生产中尽可能采用正火来代替退火。
正火的主要应用范围有:①用于低碳钢,正火后硬度略高于退火,韧性也较好,可作为切削加工的预处理。
②用于中碳钢,可代替调质处理作为最后热处理,也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等,可以消降或抑制网状碳化物的形成,从而得到球化退火所需的良好组织。
④用于铸钢件,可以细化铸态组织,改善切削加工性能。
⑤用于大型锻件,可作为最后热处理,从而避免淬火时较大的开裂倾向。
⑥用于球墨铸铁,使硬度、强度、耐磨性得到提高,如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
⑦过共析钢球化退火前进行一次正火,可消除网状二次渗碳体,以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。
正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+二次渗碳体,且为不连续。
正火主要用于钢铁工件。
一般钢铁正火与退火相似,但冷却速度稍大,组织较细。
有些临界冷却速度(见淬火)很小的钢,在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体,这种处理不属于正火性质,而称为空冷淬火。
与此相反,一些用临界冷却速度较大的钢制作的大截面工件,即使在水中淬火也不能得到马氏体,淬火的效果接近正火。
钢正火后的硬度比退火高。
正火时不必像退火那样使工件随炉冷却,占用炉子时间短,生产效率高,所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。
对于含碳量低于0.25%的低碳钢,正火后达到的硬度适中,比退火更便于切削加工,一般均采用正火为切削加工作准备。
对含碳量为0.25~0.5%的中碳钢,正火后也可以满足切削加工的要求。
对于用这类钢制作的轻载荷零件,正火还可以作为最终热处理。
高碳工具钢和轴承钢正火是为了消除组织中的网状碳化物,为球化退火作组织准备。
普通结构零件的最终热处理,由于正火后工件比退火状态具有更好的综合力学性能,对于一些受力不大、性能要求不高的普通结构零件可将正火作为最终热处理,以减少工序、节约能源、提高生产效率。
此外,对某些大型的或形状较复杂的零件,当淬火有开裂的危险时,正火往往可以代替淬火、回火处理,作为最终热处理。
正火是将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织,改善钢的性能,获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比,其主要区别是正火的冷却速度稍快,所以正火热处理的生产周期短。
故退火与正火同样能达到零件性能要求时,尽可能选用正火。
大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。
一般合金钢坯料常采用退火,若用正火,由于冷却速度较快,使其正火后硬度较高,不利于切削加工。
回火是将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下,保温1到2小时后冷却的工艺。
回火往往是与淬火相伴,并且是热处理的最后一道工序。
经过回火,钢的组织趋于稳定,淬火钢的脆性降低,韧性与塑性提高,消除或者减少淬火应力,稳定钢的形状与尺寸,防止淬火零件变形和开裂,高温回火还可以改善切削加工性能。
依据加热温度不同,回火分为:低温回火加热温度150-200℃。
淬火产生的马氏体保持不变,但是钢的脆性降低,淬火应力降低。
主要用于工具、滚动轴承、渗碳零件和表面淬火零件等要求高硬度的零件。
中温回火加热温度350-500℃。
回火组织为针状铁素体和细粒状渗碳体(FeC)的混合物,称为回火屈氏体。
中温回火能获得较高的弹性极限和韧性,主要用于弹簧和热作磨具回火。
高温回火加热温度500-600℃。
淬火加高温回火的连续工艺称为调质处理。
高温回火组织为多边形的铁素体(ferrite)和细粒状渗碳体(FeC)的混合组织,称为回火索氏体。
高温回火为了得到强度、硬度和塑性韧性等性能的均衡状态,主要用于重要结构零件的热处理,如轴、齿轮、曲轴等。
回火一般紧接着淬火进行,其目的是:(a)消除工件淬火时产生的残留应力,防止变形和开裂;(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性,达到使用性能要求;(c)稳定组织与尺寸,保证精度;(d)改善和提高加工性能。
因此,回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。
按回火温度范围,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
(1)低温回火工件在250℃以下进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性,降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体,指淬火马氏体低温回火时得到的组织。
力学性能:58~64HRC,高的硬度和耐磨性。
应用范围:刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
(2)中温回火工件在250~500 ℃之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点,适当的韧性。
回火后得到回火托氏体,指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物(或渗碳体)的复相组织。
力学性能:35~50HRC,较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。
应用范围:弹簧、锻模、冲击工具等。
(3)高温回火工件在500℃以上进行的回火。
体分解,碳化物的析出、转化、聚集和长大,铁素体回复和再结晶,残留奥氏体分解等四类反应。
低、中碳钢回火过程中的转变示意地归纳在图1中。
根据它们的反应温度,可描述为相互交叠的四个阶段。
第一阶段回火(250℃以下)马氏体在室温是不稳定的,填隙的碳原子可以在马氏体内进行缓慢的移动,产生某种程度的碳偏聚。
随着回火温度的升高,马氏体开始分解,在中、高碳钢中沉淀出ε-碳化物(图2),马氏体的正方度减小。
高碳钢在50~100℃回火后观察到的硬度增高现象,就是由于ε-碳化物在马氏体中产生沉淀硬化的结果(见脱溶)。
ε-碳化物具有密排六方结构,呈狭条状或细棒状,和基体有一定的取向关系。
初生的ε-碳化物很可能和基体保持共格。
在250℃回火后,马氏体内仍保持含碳约0.25%。
含碳低于0.2%的马氏体在200℃以下回火时不发生ε-碳化物沉淀,只有碳的偏聚,而在更高的温度回火则直接分解出渗碳体。
回火第二阶段回火(200~300℃) 残留奥氏体转变。
回火到200~300℃的温度范围,淬火钢中原来没有完全转变的残留奥氏体,此时将会发生分解,形成贝氏体组织。
在中碳和高碳钢中这个转变比较明显。
含碳低于0.4%的碳钢和低合金钢,由于残留奥氏体量很少,所以这一转变基本上可以忽略不计。
第三阶段回火(200~350℃) 马氏体分解完成,正方度消失。
ε-碳化物转化为渗碳体(Fe3C)。
这一转化是通过ε-碳化物的溶解和渗碳体重新形核长大方式进行的。
最初形成的渗碳体和基体保持严格的取向关系。
渗碳体往往在ε-碳化物和基体的界面上、马氏体界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原始奥氏体晶粒界上形核(图3)。
形成的渗碳体开始时呈薄膜状,然后逐渐球化成为颗粒状的Fe3C。
回火第四阶段回火(350~700℃) 渗碳体球化和长大,铁素体回复和再结晶。
渗碳体从400℃开始球化,600℃以后发生集聚性长大。
过程进行中,较小的渗碳体颗粒溶于基体,而将碳输送给选择生长的较大颗粒。
位于马氏体晶界和原始奥氏体晶粒间界上的碳化物颗粒球化和长大的速度最快,因为在这些区域扩散容易得多。
铁素体在350~600℃发生回复过程。
此时在低碳和中碳钢中,板条马氏体的板条内和板条界上的位错通过合并和重新排列,使位错密度显著降低,并形成和原马氏体内板条束密切关联的长条状铁素体晶粒。
原始马氏体板条界可保持稳定到600℃;在高碳钢中,针状马氏体内孪晶消失而形成的铁素体,此时也仍然保持其针状形貌。
在600~700℃间铁素体内发生明显的再结晶,形成了等轴铁素体晶粒。
此后,Fe3C颗粒不断变粗,铁素体晶粒逐渐长大。
合金元素的影响对一般回火过程的影响合金元素硅能推迟碳化物的形核和长大,并有力地阻滞ε-碳化物转变为渗碳体;钢中加入2%左右硅可以使ε-碳化物保持到400℃。
在碳钢中,马氏体的正方度于300℃基本消失,而含Cr、Mo、W、V、Ti和Si等元素的钢,在450℃甚至500℃回火后仍能保持一定的正方度。
说明这些元素能推迟铁碳过饱和固溶体的分解。
反之,Mn和Ni促进这个分解过程(见合金钢)。
合金元素对淬火后的残留奥氏体量也有很大影响。
残留奥氏体围绕马氏体板条成细网络;经300℃回火后这些奥氏体分解,在板条界产生渗碳体薄膜。
残留奥氏体含量高时,这种连续薄膜很可能是造成回火马氏体脆性(300~350℃)的原因之一。
合金元素,尤其是Cr、Si、W、Mo等,进入渗碳体结构内,把渗碳体颗粒粗化温度由350~400℃提高到500~550℃,从而抑制回火软化过程,同时也阻碍铁素体的晶粒长大。
特殊碳化物和次生硬化当钢中存在浓度足够高的强碳化物形成元素时,在温度为450~650℃范围内,能取代渗碳体而形成它们自己的特殊碳化物。
形成特殊碳化物时需要合金元素的扩散和再分配,而这些元素在铁中的扩散系数比C、N等元素要低几个数量级。
因此在形核长大前需要一定的温度条件。
基于同样理由,这些特殊碳化物的长大速度很低。
在450~650℃形成的高度弥散的特殊碳化物,即使长期回火后仍保持其弥散性。
图4表明,在450~650℃之间合金碳化物的形成对基体产生强化作用,使钢的硬度重新升高,出现峰值。
这一现象称为次生硬化。
回火钢在回火后的性能淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织;钢的显微组织又随其化学成分、淬火工艺及回火工艺而异。
碳钢在100~250℃之间回火后能获得较好的力学性能。
合金结构钢在200~700℃之间回火后的力学性能的典型变化如图5所示。
从图5可以看出,随着回火温度的升高,钢的抗拉强度σb单调下降;屈服强度σ0.3 先稍升高而后降低;断面收缩率ψ 和伸长率δ 不断改善;韧性(用断裂韧度K1c为指标)总的趋势是上升,但在300~400℃之间和500~550℃之间出现两个极小值,相应地被称为低温回火脆性与高温回火脆性。
因此,为了获得良好的综合力学性能,合金结构钢往往在三个不同温度范围回火:超高强度钢约在200~300℃;弹簧钢在460℃附近;调质钢在550~650℃回火。
碳素及合金工具钢要求具有高硬度和高强度,回火温度一般不超过200℃。
回火时具有次生硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等都在500~650℃范围内回火。
回火脆性低温回火脆性许多合金钢淬火成马氏体后在250~400℃回火中发生的脆化现象。