熱處理工藝----讓你一看就明白

什么叫熱處理？

將固態(tài)金屬通過特定的加熱和冷卻方法，使之獲得工程上所需性能的一種工藝過程的總稱，它包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段。下圖為熱處理工藝示例。

熱處理共有四把火：退火、正火、淬火、回火。在緊固件生產(chǎn)加工過程中使用到：退火、淬火、回火。

第一把火

退火：加熱到適當(dāng)溫度—保溫—緩慢冷卻。下圖為退火工藝示例。

退火目的：

1）降低硬度，便于切削加工。

2）消除鍛、鑄、焊接件的組織缺陷

3）細(xì)化晶粒，改善組織，作為預(yù)備熱處理為最終熱處理作準(zhǔn)備。

4）消除應(yīng)力，防止變形和開裂。

緊固件退火工序主要在冷鐓前，主要的作用是細(xì)化晶粒、改善組織，消除應(yīng)力，防止冷鐓開裂。球化退火金相組織見下圖。

第二把火和第三把火是聯(lián)合起來使用的。一般在緊固件件行業(yè)中通常稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理即淬火加回火的熱處理工藝，以獲得回火索氏體組織，其中滲碳體呈顆粒狀均勻分布。以期獲得良好的綜合機(jī)械性能。

淬火：加熱到適當(dāng)溫度—保溫—在油淬冷介質(zhì)中快速冷卻。下圖為淬火瞬間冷卻階段示意圖。

注意：為了防止淬火裂紋的產(chǎn)生，緊固件不推薦使用水作為冷卻介質(zhì)。

淬火的目的：

1）獲得馬氏體組織，提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；

2）減少內(nèi)應(yīng)力，避免變形和開裂；

3）與隨后的回火工序結(jié)合，使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能；

淬火后零件的組織（馬氏體）：

回火：加熱至高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度—長時(shí)間保溫—冷卻

目的：增加韌性、增加尺寸穩(wěn)定性、減少淬火應(yīng)力

對于緊固件產(chǎn)品，我們需要在熱處理工藝控制那些產(chǎn)品性能？

? 　硬度：表面/芯部

? 　強(qiáng)度: 抗拉強(qiáng)度/保證載荷

? 　顯微結(jié)構(gòu)

? 　脫碳、滲碳

那么問題來了：

1、熱處理過程怎么控制？

1、1材料/零件：成份、晶粒度、淬透性

1、2裝料：數(shù)量/重量/布局

1、3溫度設(shè)定：每個(gè)區(qū)循環(huán)

1、4周期時(shí)間：加熱/保溫/淬火

1、5氣氛：碳勢/氣體流量

1、6淬火/回火延時(shí)時(shí)間

1、7淬火介質(zhì)溫度/特性

2、熱處理設(shè)備

2、1氣氛流量控制：流量計(jì)，碳勢控制：氧探頭

2、2溫度控制：熱電偶

2、3儀表：面板控制，多點(diǎn)控監(jiān)測，電腦控制系統(tǒng)。

3、淬火油分析：冷卻曲線、粘度、含水量、閃點(diǎn)、懸浮固體、總酸度

緊固件熱處理時(shí)做好四點(diǎn)，高質(zhì)量順理成章

緊固件的熱處理，除了一般的質(zhì)量檢查和控制外，還有一些特殊的質(zhì)量檢查和控制，掌握如下四個(gè)要點(diǎn)，以完成高質(zhì)量緊固件熱處理。

1.脫碳與滲碳

在大批量熱處理生產(chǎn)過程中，金相法也好，顯微硬度法也好，只能是定時(shí)抽檢。因?yàn)槠錂z查時(shí)間長，成本高。

為了及時(shí)判斷爐子的控碳情況，可以用火花檢測和洛氏硬度檢測對脫碳和滲碳作初步的判斷。火花檢測是把淬過火的零件，在砂輪機(jī)上由表及里輕輕磨火花判別表層和心部的碳量是否一致。當(dāng)然這要求操作者要有熟練的技巧和火花鑒別能力。

洛氏硬度檢測是在六角螺栓的一個(gè)側(cè)面上進(jìn)行。先把淬過火的零件的一個(gè)六角平面用砂紙輕輕磨光，測第一次洛氏硬度。然后再把這個(gè)面在砂輪機(jī)上磨去0.5mm左右，再測一次洛氏硬度。如果兩次的硬度值基本相同，說明既不脫碳、也不滲碳。前次硬度低于后次硬度時(shí)，說明表面脫碳。前次硬度高于后次時(shí)，說明表面滲碳。在一般情況下，兩次硬度差在5HRC以內(nèi)時(shí)，用金相法或顯微硬度法檢查時(shí)，零件的脫碳或滲碳基本在合格范圍內(nèi)。

2.硬度與強(qiáng)度

在螺紋緊固件檢測中，不能簡單的根據(jù)硬度值，查有關(guān)手冊，折合成強(qiáng)度值。這中間有一個(gè)淬透性因素的影響。因?yàn)閲覙?biāo)準(zhǔn)GB3098.1和國家標(biāo)準(zhǔn)GB3098.3中規(guī)定仲裁硬度是在零件橫截面的1/2半徑處測量。拉力試樣也是從1/2半徑處截取。因?yàn)椴慌懦慵闹行牟糠钟械陀捕取⒌蛷?qiáng)度部分存在。

一般情況下，材料的淬透性好，螺桿部橫截面上硬度能均勻分布。只要硬度合格，強(qiáng)度和保證應(yīng)力也能達(dá)到要求。但是當(dāng)材料的淬透性差時(shí)，雖然按規(guī)定的部位檢查，硬度是合格的，但強(qiáng)度和保證應(yīng)力往往達(dá)不到要求。尤其是表面硬度趨于下限時(shí)。

為了把強(qiáng)度和保證應(yīng)力控制在合格范圍內(nèi)，往往提高硬度的下限值。如8.8級的硬度控制范圍：對M16以下的規(guī)格為26~31HRC，M16含以上的規(guī)格為28~34HRC為宜；10.9級控制在36~39HRC為宜。10.9級以上則又另當(dāng)別論。

3.再回火試驗(yàn)

8.8~12.9級的螺栓、螺釘和螺柱，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的最低回火溫度低10℃保溫30min的再回火試驗(yàn)。在同一試樣上，試驗(yàn)前后三點(diǎn)硬度平均值之差不得超過20HV。

再回火試驗(yàn)可以檢查因淬火硬度不足，用過低的溫度回火來勉強(qiáng)到達(dá)規(guī)定的硬度范圍的不正確操作，保證零件的綜合力學(xué)性能。特別是低碳馬氏體鋼制造的螺紋緊固件，采用低溫回火，盡管其它力學(xué)性能可以達(dá)到要求，但測量保證應(yīng)力時(shí)，殘余伸長量波動(dòng)很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于12.5um。而且在某些使用條件下會(huì)發(fā)生突然的斷裂現(xiàn)象。在一些汽車及建筑用螺栓中，已出現(xiàn)過突然斷裂的現(xiàn)象。當(dāng)采用最低回火溫度回火后，可降低上述現(xiàn)象。但是用低碳馬氏體鋼制造10.9級螺栓時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別慎重。

4.氫脆的檢查

氫脆的敏感性隨緊固件的強(qiáng)度增加而增加。對于10.9級及以上的外螺紋緊固件或表面淬硬的自攻螺釘以及帶有淬硬鋼制墊圈的組合螺釘?shù)入婂兒髴?yīng)進(jìn)行除氫處理。

除氫處理一般是在烘箱或回火爐中，在190~230℃下保溫4h以上，使氫擴(kuò)散出來。

螺紋緊固件可用旋緊的辦法，在專用夾具上，旋到使螺桿承受相當(dāng)保證應(yīng)力的拉力下，保持48h，松開后螺紋緊固件不產(chǎn)生斷裂。這種方法就作為氫脆的檢查方法。

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