调质处理

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调质处理就是指淬火加高温回火的双重热处理方法,其目的是使工件具有良好的综合机械性能。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。
调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。回火索氏体(tempered sorbite)是马氏体于回火时形成的,在光学镜相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来,其为铁素体基体内分布着碳化物(包括渗碳体)球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织,是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度,碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。
中文名
调质处理
外文名
Tempering treatment
高温回火
500℃~650℃
中温回火
300℃~450℃
低温回火
150℃~250℃

调质处理基本内涵

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调质处理炉 调质处理炉
钢的热处理工艺包括退火、正火淬火回火和表面热处理等方法。其中回火又包括调质处理和时效处理。 钢的回火:按照所希望的机械性能将已经淬火的钢重新加热到(350℃~650℃)一定温度之间进行,碳是以细均分布的渗碳体形式析出。随着回火温度的增加,碳化物的颗粒就增大,屈服点和拉伸强度就下降,降低硬度和脆性,延伸率和收缩率就升高。其目的是消除淬火产生的内应力,以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。高温回火:500℃~650℃中温回火:300℃~450℃低温回火:150℃~250℃ [1] 

调质处理解释

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调质处理调质处理方法

调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。 [2] 

调质处理时效处理方法

时效处理:为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化,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℃,保持5-20小时,这种为稳定精密制件质量的处理,称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理,以消除残余应力,稳定钢材组织和尺寸,尤为重要。 [2] 

调质处理分类

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调质钢有碳素调质钢和合金调质钢二大类,不管是碳钢还是合金钢,其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高,调质后工件的强度虽高,但韧性不够,如含碳量过低,韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%。 [2] 
调质淬火时,要求工件整个截面淬透,使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火,得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉搞金相分析,一般只作硬度测试,这就是说,淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度,回火后硬度按图要求来检查。 [2] 

调质处理应用及案例

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调质常常应用在中碳(低合金)结构钢,也用在低合金铸钢中。总之对力学要求高的结构零部件都要进行调质处理。 (hardening and tempering;thermal refining) 金属材料热处理工艺之一。材料在淬火后高温回火叫调质处理。目的是使钢件有很高的韧性和足够的强度,具有综合的优良机械性能。例如立轴、丝杠齿轮等。一般是在零件加工后进行,也可将粗坯调质后再进行机械加工。 [2] 
1、45钢的调质
45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30~50)℃,在实际操作中,一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快,表面氧化减少,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大,就需适当延长保温时间。不然,可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长,也会也出现晶粒粗大,氧化脱碳严重的弊病,影响淬火质量。我们认为,如装炉量大于工艺文件的规定,加热保温时间需延长1/5。因为45钢淬透性低,故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后,应该淬透,但不是冷透,如果工件在盐水中冷透,就有可能使工件开裂,这是因为当工件冷却到180℃左右时,奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此,当淬火工件快冷到该温度区域,就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握,须凭经验操作,当水中的工件抖动停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜动不宜静,应按照工件的几何形状,作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件,导致硬度不均匀,应力不均匀而使工件变形大,甚至开裂。45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59,截面大的可能性低些,但不能低于HRC48,不然,就说明工件未得到完全淬火,组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织,这种组织通过回火,仍然保留在基体中,达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火,加热温度通常为560~600℃,硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能,所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的,就要按图纸要求调整回火温度,以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高,硬度要求就高;而有些齿轮、带键槽的轴类零件,因调质后还要进行铣、插加工,硬度要求就低些。关于回火保温时间,视硬度要求和工件大小而定,我们认为,回火后的硬度取决于回火温度,与回火时间关系不大,但必须回透,一般工件回火保温时间总在一小时以上。 [2] 
2、40Cr钢的调质处理 Cr能增加钢的淬透性,提高钢的强度和回火稳定性,具有优良的机械性能。截面尺寸大或重要的调质工件,应采用Cr钢。但Cr钢有第二类回火脆性。40Cr工件调质的淬回火,各种参数工艺卡片都有规定,我们在实际操作中体会是:(一)40Cr工件淬火后应采用油冷,40Cr钢的淬透性较好,在油中冷却能淬硬,而且工件的变形、开裂倾向小。但是小型企业在供油紧张的情况下,对形状不复杂的工件,可以在水中淬火,并未发现开裂,只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。(二)40Cr工件调质后硬度仍然偏高,第二次回火温度就要增加20~50℃,不然,硬度降低困难。(三)40Cr工件高温回火后,形状复杂的在油中冷却,简单的在水中冷却,目的是避免第二类回火脆性的影响。回火快冷后的工件,必要时再施以消除应力处理。三 影响调质工件的质量,操作工的水平是个重要因素,同时,还有设备、材料和调质前加工等多方面的原因,我们认为: (一)工件从加热炉转移到冷却槽速度缓慢,工件入水的温度已降到低于Ar3临界点,产生部分分解,工件得到不完全淬火组织,达不到硬度要求。所以小零件冷却液要讲究速度,大工件予冷要掌握时间。 (二)工件装炉量要合理,以1~2层为宜,工件相互重叠造成加热不均匀,导致硬度不匀。 (三)工件入水排列应保持一定距离,过密使工件近处蒸气膜破裂受阻,造成工件接近面硬度偏低。 (四)开炉淬火,不能一口气淬完,应视炉温下降程度,中途闭炉重新升温,以便前后工件淬后硬度一致。 (五)要注意冷却液的温度,10%盐水的温度如高于60℃,不能使用。冷却液不能有油污、泥浆等杂质,不然,会出现硬度不足或不均匀现象。 (六)未经加工毛坯调质,硬度不会均匀,如要得到好的调质质量,毛坯应粗车,棒料要锻打。 (七)严把质量关,淬火后硬度偏低1~3个单位,可以调整回火温度来达到硬度要求。但淬火后工件硬度过低,有的甚至只有HRC25~35,必须重新淬火,绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事,不然,失去了调质的意义,并有可能产生严重的后果。 [2] 
参考资料
  • 1.    机械行业标准  .中国行业标准分类[引用日期2017-10-01]
  • 2.    [1]范凤仙,丁张木. 钢筋的调质处理生产线[J]. 机械,2009,36(10):48-49. [2017-10-01].
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