熱處理的知識(shí)及硬度試驗(yàn)方法

.z.熱處理的知識(shí)及硬度試驗(yàn)方法一熱處理方法分類(lèi)，特點(diǎn)和應(yīng)用。1退火〔燜火〕:加熱后隨爐冷卻，有完全退火和不完全退火.目的：改善內(nèi)部組織，利于切削加工。應(yīng)用：①降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和冷壓加工性能。②細(xì)化晶粒，調(diào)整組織。③消除鑄、鍛、焊、軋，冷加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。2正火：與退火相比，正火后的組織為珠光體，但組織構(gòu)造細(xì)，從而有較高機(jī)械性能。又有生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率大，本錢(qián)較低特點(diǎn)。正火目的與退火相似：(1)對(duì)于性能要求不高的普通構(gòu)造鋼零件，可以用正火作為最終處理，〔不必調(diào)質(zhì)或淬火〕來(lái)提高機(jī)械性能。(2)如果用于含碳量低于0.2低碳鋼零件，可以代替退火，有利于切削加工。3淬火：將鋼零件加熱到相變溫度以上，〔800～820℃不同材料不同溫度〕再快速在水中或油中冷卻下來(lái)一種熱處理方法。淬火一般為了得到馬氏體組織，也為了獲得單一均勻的奧氏體組織，以分別提高其耐蝕性和耐磨性。淬火目的：〔1〕提高硬度和耐磨性?！?〕淬火加中高溫回火以獲得良好的力學(xué)性能。〔3〕只需局部有硬度的地方，也可以局部淬火，其余局部變形小。4回火：將淬火后的工件重新加熱到AC1〔500℃左右〕以下*一溫度，保溫一段時(shí)間，然后取出以一定方式冷卻下來(lái)的一種方法?；鼗鸬哪康模孩俳档痛嘈?，消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件變形和開(kāi)裂。②調(diào)整硬度，提高塑性以獲得工件所要求機(jī)械性能。③穩(wěn)定工件尺寸。常用回火方法如下：有高溫回火中溫回火及低溫回火。低溫回火：加熱溫度為150～250℃．目的：降低、消除內(nèi)應(yīng)力和脆性，保持鋼在淬火后的高硬度和耐模性，主要用于工具、量具、模具滾動(dòng)軸承和滲碳外表淬火的零件。中溫回火：加熱溫度為350～450℃．目的：是保持一定韌性條件下提高彈性和屈服強(qiáng)度。故主要用于各種彈簧、鍛模、沖頭、工具、刀桿等高溫回火：加熱溫度為500～680℃．5．調(diào)質(zhì)：淬火+高溫回火稱(chēng)為調(diào)質(zhì)。可獲得強(qiáng)度、塑性、韌性都較好綜合力學(xué)性能。廣泛用于各種較為重要構(gòu)造零件。如連桿螺栓〔重要的連桿及螺栓〕齒輪及軸等，不但可作為這些零件最終熱處理，而且還?？勺鳛榫?xì)零件如絲桿類(lèi)，予先熱處理以減少最終熱處理的變形。6．時(shí)效；分高溫時(shí)效和低溫時(shí)效。高溫時(shí)效；加溫略低于高溫回火的溫度，保溫后緩冷到300℃出爐，特點(diǎn)；時(shí)效與回火有類(lèi)似作用，這種方法操作簡(jiǎn)便效果也很好，但是消耗時(shí)間太長(zhǎng)。目的應(yīng)用；時(shí)效的目的是淬火后的工件進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，常用來(lái)處理要求形狀不再發(fā)生變形的精細(xì)工件。如精細(xì)軸承，精細(xì)絲桿，床身，箱體等。低溫時(shí)效；將工件加溫到100~150℃，保溫較長(zhǎng)時(shí)間〔約5~20小時(shí)〕，低溫時(shí)效實(shí)際就是低溫補(bǔ)充回火。7．高頻淬火：即感應(yīng)加熱外表淬火。將工件放入感應(yīng)器中，使工件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時(shí)間內(nèi)，加熱到淬火溫度后，立即噴水〔或噴油〕使工件外表淬火。高頻淬火又分高頻：〔100～1000KHZ〕，中頻：〔1～10KHZ〕淬火及工頻〔50H*〕淬火三種。目的：①外表硬度比普通淬火可高2～3HRC，并有較低脆性。②疲勞強(qiáng)度，沖擊韌性都有所提高。③變形小。④淬火層深度容易控制。⑤淬火時(shí)不易氧化和脫碳。⑥可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。8．滲碳：將工件放入滲碳介質(zhì)中，在900～950℃加熱，保溫使鋼件外表增碳過(guò)程，滲碳后必須馬上淬火〔節(jié)約能源，不需要二次加熱〕以提高外表硬度才能實(shí)現(xiàn)滲碳目的。目的：①提高鋼件外表層的硬度及耐磨性，而心部仍保持韌性和塑性。②常用于低碳鋼和低合金鋼③滲碳層深度隨零件的具體尺寸及工件條件的要求而定，太薄易引起外表疲勞剝落，太厚則經(jīng)不起沖擊一般常用0.5mm～2.5mm.④常用于工程機(jī)械齒輪零件及軸類(lèi)，活塞銷(xiāo)及伐門(mén)頭，凸輪軸等，一些受沖擊零件。9．滲氮：向工件外表滲入氮原子，形成氮化層的過(guò)程。稱(chēng)軟氮化.為了保證心部獲取得必要力學(xué)性能，需要在滲氮前進(jìn)展調(diào)質(zhì)處理。同時(shí)為了減少在滲氮中變形，在切削加工后一般需要進(jìn)展消除應(yīng)力的回火，滲氮又分氣體滲氮和液體滲氮。特點(diǎn)：①工件氮化后不再需要淬火便具有很高的外表硬度〔最高HV1100～1200〕及耐磨性，而且具有高的熱硬性，在550℃時(shí)硬度仍有HV850～870。②可提高鋼的疲勞強(qiáng)度25～30%。③處理溫度低，變形小，比滲碳后外表淬火變形小得多，可直接精磨或研磨。缺點(diǎn)：滲氮時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用也高。目的：提高外表硬度，耐磨性，和疲勞強(qiáng)度及抗腐蝕能力。應(yīng)用：有Al、Cr、Mo等合金鋼，又如：40Cr，35CrMo，42CrMo等。滲氮層一般最大0.6～0.7mm,廣泛用于精細(xì)齒輪,精細(xì)機(jī)械主軸為鏜床主軸,磨床主軸等。10．碳氧共滲：向工件外表同時(shí)滲碳和滲氮的方法：分：氣體碳氮共滲和液體碳氮共滲?！材壳皣?guó)內(nèi)常用的一種方法〕特點(diǎn)：(1)與滲碳相比，其滲層的硬度〔一般HV1000〕比單滲碳外表硬度高，耐磨性也比單滲碳高。(2)抗腐蝕性高。(3)具有較高的抗疲勞強(qiáng)度。(4)零件變形小。(5)生產(chǎn)周期比滲碳更短等。缺點(diǎn)：液體滲碳共滲有毒，共滲后還需要淬火和回火。應(yīng)用及目的(1)提高零件外表的硬度及耐磨性(2)提高抗蝕性(3)提高疲勞性滲碳或碳氮共滲工件，均是滲碳或碳氮共滲后，再進(jìn)展淬火，回火。淬火方法；可普通淬火〔箱式爐加熱或鹽爐加熱〕也可高頻淬火。二、金屬一般防護(hù)處理的知識(shí)1、氧化處理〔俗稱(chēng)發(fā)藍(lán)或發(fā)黑〕將鋼鐵零件放在含苛性鈉，硝酸鈉，或亞硝酸鈉溶液中處理，加熱到一定溫度，使零件外表產(chǎn)生成一層很薄的黑色氧化膜過(guò)程，稱(chēng)為氧化處理或俗稱(chēng)發(fā)黑、發(fā)藍(lán)。特點(diǎn)和應(yīng)用：氧化膜主要有磁性氧化鐵所組成，厚度為0.5～1.5m，其抗腐蝕性和耐磨性比原材料高，但比其它化學(xué)膜〔如磷化膜〕低，但它外表比磷化膜光澤美觀外表顏色根據(jù)零件材料狀態(tài)，和氧化處理的工藝標(biāo)準(zhǔn)不同各有差異。一般呈黑色或深黑色，蘭色如鍛件可呈金黃色，綠色等。氧化處理后不影響零件的精細(xì)度。為了提高氧化膜的防腐能力，潤(rùn)滑性能，可將氧化后的零件用肥皂或重鉻酸液浸漬，使氧化膜松孔填充或鈍化，然后進(jìn)展涂機(jī)油，變壓器油處理。2磷化處理：將鋼零件放在磷酸鹽溶液中浸泡，使金屬外表獲得一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的過(guò)程叫磷化。特點(diǎn)：磷化膜由磷酸鐵、鋅、錳鹽所組成，顏色是灰色或暗灰色，它與氧化膜比有許多特殊物理及化學(xué)特性。如它的厚度為5m—15m。但不改變零件尺寸，抗腐蝕能力為氧化膜2—10倍以上，在空氣等多種油中有一定抗蝕能力。但在海水、酸、堿、氨氣中及蒸汽中不能防止腐蝕。如磷化外表再浸漆。浸油后抗蝕能力可大大提高。在400℃-500℃溫度下，可經(jīng)受短時(shí)烘烤，過(guò)高溫度，抗蝕能力會(huì)降低。磷化層與油漆有較高的結(jié)合力，還有潤(rùn)滑性能和圖高的電絕緣性能，假設(shè)在其外表涂漆后，更可提高耐靜電壓性能，與零件的結(jié)合力很好。應(yīng)用：在一般機(jī)械工業(yè)中，可直接用它作為機(jī)械零件防護(hù)層或油漆前底層。3金屬鍍鋅〔屬于電鍍方式〕鋅是一種白色金屬，鋅密度7.17g/cm3，原子量65.38。熔點(diǎn)420℃，金屬鋅較脆，加熱到100-150時(shí)才有一定的延展性，250℃以上容易發(fā)脆。鍍鋅層大多鍍覆于鋼鐵制件的外表。經(jīng)鈍化后在空氣中幾乎不發(fā)生變化。在汽油或含二氧化碳的潮濕水汽中也有很好的防銹性能。這是因?yàn)殁g化膜嚴(yán)密細(xì)致及鍍鋅層生成的堿式碳酸鹽薄膜保護(hù)了基體的金屬不在受腐蝕的緣故。另一方面主要是鋅有較高的負(fù)電位。又有電化學(xué)保護(hù)作用，所以抗蝕性能相當(dāng)優(yōu)良。鈍化作用：鋅鍍層鈍化后通?？梢蜮g化液不同而得到的不同色彩的鈍化膜或白色鈍化膜。彩虹色鈍化膜的抗腐蝕性能比無(wú)色鈍化膜高5倍以上。這是因?yàn)椴噬g化膜比白色鈍化膜厚，另一方面彩虹色鈍化膜外表被劃傷后，在潮濕的空氣中，擦傷部位附近的鈍化膜有對(duì)擦傷部位進(jìn)展"再鈍化〞作用，修補(bǔ)擦傷，使鈍化膜恢復(fù)完整。因此鍍鋅多采用彩虹色鈍化。無(wú)色鈍化膜外觀潔白多用在日用五金，建筑五金，裝飾上。此外還有黑色鈍化，軍綠色鈍化。鍍鋅層經(jīng)特種處理后，可染上各種顏色作裝飾色用。鍍鋅本錢(qián)較低，鍍鋅層的厚度視鍍件的要求而異，較厚而無(wú)孔隙，則抗腐蝕性能優(yōu)良，鍍層一般不低于5μm普通6-12μm。鍍鋅的方法很多：有電鍍，熱浸鍍，化學(xué)鍍，噴鍍和熱擴(kuò)散，以電鍍應(yīng)用為最普遍。鍍液分：(1)堿性鍍液(2)中性或弱酸性鍍液(3)酸性鍍液堿性鍍液有：a氰化物鍍鋅b鋅酸鹽鍍鋅c焦磷酸鹽鍍鋅中性或弱酸性鍍液：a氯化物鍍鋅b硫酸鹽光亮鍍鋅酸性鍍液：a硫酸鹽鍍鋅b氯化銨鍍鋅其中氫化物鍍鋅，鋅酸鹽鍍鋅，氯化物鍍鋅，硫酸鹽鍍鋅最常用。氫化物屬有毒需環(huán)保處理。除氫處理：鋅件在電鍍過(guò)程中掛在陰極，電鍍時(shí)，陰極上除沉積出鋅以外，同時(shí)還析出局部氫，其中有局部氫會(huì)滲入鍍鋅的晶格中，造成晶格歪扭，使鍍件應(yīng)力增大，產(chǎn)生脆性。另外鍍件在酸洗，陰極電解除油時(shí)也會(huì)有這種滲氫現(xiàn)象。使零件產(chǎn)生脆性而斷裂，稱(chēng)為"氫脆〞。零件氫脆敏感性與材料的物理性能，抗拉強(qiáng)度的大小有關(guān)，抗拉強(qiáng)度越高，氫脆的敏感性就大，容易滲氫而造成氫脆斷裂，尤其彈簧，彈簧片，高強(qiáng)度鋼等重要構(gòu)造件經(jīng)電鍍后必須進(jìn)展除氫。除氫可在裝有循環(huán)裝置的空氣爐或油槽中進(jìn)展。除氫應(yīng)在鈍化前進(jìn)展。鍍前應(yīng)消除應(yīng)力，鍍后應(yīng)除氫。鈍化作用：將鋅鍍層放入以鉻酸酐為主組成的溶液中進(jìn)展化學(xué)處理使其外表生成一層鉻酸鹽薄膜的工藝過(guò)程稱(chēng)為鈍化。(1)使鍍鋅層外表進(jìn)展化學(xué)拋光，形成光亮外表。(2)鈍化膜可呈現(xiàn)不同的色彩，尤其是白色鈍化可到達(dá)淺蘭色的鈍化膜。近似鉻鍍層，可以作為裝飾用。也可鈍化成軍綠色和黑色等美麗的鍍層。(3)鈍化膜可提高鍍鋅層抗腐蝕能力，延長(zhǎng)鍍件貯存和使用壽命。4化學(xué)鍍鎳磷合金：是用次磷酸鈉作復(fù)原劑而獲得的一種外表鍍層。實(shí)際是鎳磷合金?！埠?jiǎn)稱(chēng)化學(xué)鍍鎳〕是一種功能性鍍層，是近年新開(kāi)展的一種新型鍍層方式，金屬外表處理已從裝飾鍍層轉(zhuǎn)移到功能鍍層。特性：除了防腐蝕和耐磨性以外說(shuō)明鍍層還可提高機(jī)械強(qiáng)度，熱負(fù)荷，電性質(zhì)和可焊性等。特點(diǎn)：(1)鍍層是非晶態(tài)無(wú)孔隙，對(duì)強(qiáng)堿的耐酸性，明顯優(yōu)于不銹鋼，幾乎不被強(qiáng)堿所腐蝕，耐酸性?xún)?yōu)于電鍍鉻層。(2)覆蓋能力強(qiáng)，分散性能好，對(duì)形狀復(fù)雜的工件尤其是內(nèi)壁形狀復(fù)雜的工件具有電鍍無(wú)法到達(dá)的優(yōu)勢(shì)(3)鍍層尺寸精度高，仿真性能強(qiáng)，鍍層硬度高，與基體材料的結(jié)合力等多項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于硬鉻鍍層。(4)鍍層具有良好的自潤(rùn)滑性，耐磨損性能極高，鍍層本身對(duì)磨，無(wú)潤(rùn)滑時(shí)摩擦系數(shù)既為0.38。(5)可以退鍍〔重新鍍〕，但不能在原鍍層上再增加鍍層厚度。目前應(yīng)用范圍：汽車(chē)工業(yè)，航空工業(yè)，機(jī)械工業(yè)，電器工業(yè)，紡織工業(yè)，電子工業(yè)，化學(xué)工業(yè)等前景廣闊。5鍍鉻：鉻是一種微帶天藍(lán)色的銀白色金屬，鉻層在大氣中很穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保持光潔，鉻層硬度高，耐磨性也高,一般分光亮鍍鉻和硬鉻兩種。作用：有裝飾性鍍鉻和功能性鍍鉻，裝飾性；如日常用品中為了防銹，美觀等,功能性鍍鉻有磨損后零件再進(jìn)展修復(fù)，鍍上鉻層，可提高耐磨壽命，如工、模、量、卡具。如嚴(yán)格控制鍍鉻工藝，鍍鉻后也可不需再進(jìn)展機(jī)械加工，則稱(chēng)為尺寸鍍鉻.一般鍍鉻尺寸一般不易控制，如需保持尺寸，一定采用鍍后進(jìn)展磨削方法才能到達(dá)。`6鍍銀;我們公司一般常見(jiàn)還有鍍銀等。二、硬度的檢查試驗(yàn)方法比照法〔或比擬法〕選一批已測(cè)過(guò)硬度的零件作為標(biāo)準(zhǔn)，再用銼刀〔一般選用舊銼刀〕銼的方法，同標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)展比擬，這樣來(lái)判斷零件硬度上下，操作者經(jīng)歷非常重要，常用于無(wú)硬度儀的現(xiàn)場(chǎng)及車(chē)間。儀器試驗(yàn)方法布氏硬度試驗(yàn)法HB原理：用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)試驗(yàn)力壓入試件外表，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試件外表的壓痕直徑，布氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕球形外表積所得的商。例如：有圖紙標(biāo)準(zhǔn)為：120HBS10/1000/30表示用直徑10mm鋼球，在1000kgf〔9.801KN〕試驗(yàn)力作用下保持30S測(cè)得布氏硬度值為120。500HBW5/750表示用直徑5mm硬質(zhì)合金球在750kgf〔7.355N〕試驗(yàn)力作用下保持10-15S測(cè)得的布氏硬度值為500。計(jì)算公式：HB〔布氏硬度〕=F力為千克計(jì)F力為牛頓計(jì)式中：D鋼球直徑mm〔一般用10mm〕F試驗(yàn)力Kfg〔N〕〔一般用1000Kg〕或10000Nd壓痕平均直徑mmH壓痕深度壓頭為鋼球時(shí)用HBS，適用廣泛，布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用HBW適用于布氏硬度值在650以下的材料。注：布氏硬度超過(guò)350時(shí)，鋼球和硬質(zhì)合金球得到的試驗(yàn)結(jié)果明顯不一樣。b．洛氏硬度試驗(yàn)法：分HRA，HRB，HRC。原理：在初試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力的先后作用下，將壓頭〔金鋼石圓錐體120度或鋼球〕壓入試樣外表，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，用測(cè)量的剩余壓痕深度增量計(jì)算硬度值。HRC：C標(biāo)尺洛氏硬度=100-e，為剩余壓痕量用0.002為單位表示。試驗(yàn)考前須知：1.在任何情況下，都不允許壓頭與試臺(tái)及支座觸碰，試樣支承臺(tái)及支座，試驗(yàn)臺(tái)工作臺(tái)必須平整。2.必須保持試樣的試驗(yàn)臺(tái)與試驗(yàn)力作用方向垂直，和對(duì)中心〔對(duì)圓外表〕3.在試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)裝置不應(yīng)受到?jīng)_擊和振動(dòng).4.試驗(yàn)施加初試驗(yàn)力時(shí),指針不得超過(guò)硬度計(jì)規(guī)定范圍,否則應(yīng)卸除初試驗(yàn)力在試樣另一位置試驗(yàn).5.兩壓痕中心距離,至少應(yīng)為壓痕直徑3倍〔一般為3mm〕，壓痕中心距邊緣應(yīng)為壓痕直徑的2.5倍〔一般為>2.5m