精密铸造热处理理论教材.ppt

绍兴红良铸业有限公司精密铸造热处理基础知识培训2011年9月22日闫祝民 一 热处理常用术语简介 1 什么叫热处理 热处理是 把金属毛坯或成品另件 通过加热 保温 冷却 而改变毛坯或成品零件的金相结构 以达到设计和使用要求的各种物理和力学性能要求的一种工艺方法 热处理 不改变金属毛坯或成品零件的化学成分和几何形状 只是改变金属内部组织来改善金属的性能 从而提高材料的使用价值 并满足各种使用要求 2 临界点 金属加热和冷却时发生相转变的温度叫临界点或叫临界温度 如 Ac1 Ac3 Acm等 这些临界温度不是一个常数 随化学成分变化而变动3 再结晶 金属由于冷加工变形 使晶格发生歪扭 晶粒破碎 产生加工硬化 当加热到适当温度并保温后 金属内将进行重新成核和晶核长大 获得没有内应力和加工硬化组织 这种在固态金属内没有相变的结晶过程 也就是使加工硬化的金属不经过相变进行软化的过程 就叫作再结晶 4 重结晶 具有多型性相变的金属 当温度改变超过其临界转变温度时 发生一种点阵结构变成另外一种点阵结构的过程 在这种相变中 金属发生重新成核和晶核长大的过程叫重结晶 5 退火 退火是把金属加热到临界点或再结晶温度以上并保温一段时间 然后以小于静止空气中的冷却速度进行缓冷的一种热处理工艺 目的 1 降低硬度 提高塑性 以利于机械加工 2 减少残余应力 3 使成分均匀化 4 细化晶粒 提高材料性能 根据退火的目的和金属的成分和性能要求有以下几种退火工艺 1 完全退火 2 不完全退火 3 球化退火 4 再结晶退火 5 等温退火 6 光亮退火 7 扩散退火和 8 相变以下的低温退火等 一般退火要加热到Ac3以下20 30 保温一定时间 随炉缓慢冷却 6 正火 正火是把金属材料加热到Ac3或Acm以上30 50 保温一定时间 使金属转变为均匀的奥氏体 然后在空气中自然冷却得到珠光体组织的热处理工艺 目的 1 细化组织 改善铸态组织均匀性 消除过共析钢渗碳体网状组织 2 提高力学性能 正火冷却速度以退火大 得到的珠光体组织比退火小 正火仅适用于碳素钢和低合金钢 通过再结晶可以得到细小珠光体和索氏体 7 淬火 淬火是把金属加热到临界温度Ac3以上20 30 保温一定时间 快速冷却 水 油 盐 以大于临界冷却速度快速冷却的热处理工艺 目的 提高硬度 获得马氏体为主的不平衡组织 改善某些物理 化学性能 保证回火后满足所要求的力学性能 适用于碳钢 低合金钢和高合金钢铸件 8 回火 是将已淬火的金属重新加热到Ac1以下温度 保温一定时间 然后冷却的热处理工艺 是淬火的后继工序 目的 消除淬火的内应力 改善淬火钢的韧性和塑性 稳定组织 获得所需要的综合力学性能 回火后钢的组织为回火马氏体和托氏体等马氏体分解产物 回火分低温 中温和高温回火三种 适用于碳钢 低合金钢和某些高合金钢 淬火后一定要回火 9 调质处理 调质处理是利用淬火和高温 中温 回火双重处理 目的 使金属获得较高强度和韧性配合良好的综合力学性能的热处理工艺 有时调质也是为进一步热处理作准备 10 均匀化处理 把金属材料加热到Ac3以上120 200 保温一定时间 后空冷 目的 消除组织偏析 使组织均匀化 改善冷 热加工性能 适用高碳钢和中 高合金钢铸件 11 固溶处理 将金属加热到适当温度并经过充分保温 使其某些组成物溶解到金属基体中去 形成均匀的固溶体 把金属加热到Ac3以上更高温度 1050 1100 然后迅速冷却 使溶入的组成物保存在固溶体中 这种热处理工艺叫固溶处理 目的 是改善金属的塑性和韧性 溶解碳化物或其它奥氏体析出相 获得单相组织 提高抗蚀性能 本工艺适用于奥氏体不锈钢 奥氏体高锰钢 沉淀硬化钢 15 碳钢件的退火工艺 16 碳钢件的正火处理工艺 17 碳钢铸件的淬火 回火温度含碳量只有0 35 以上的碳钢才能淬火处理 而且随回火温度增加 硬度有所降低 18 低合金钢熔模铸件的热处理 对于低合金钢熔模铸件来说 热处理的目的是消除内应力和细化组织 改善铸件的综合性能外 更主要的是发挥合金元素的作用 提高淬透性能 使铸件获得更好的力学性能 因此低合金钢熔模铸件主要是淬火加回火或正火加回火 1 热处理温度及保温时间 提高热处理温度 Ac3 50 100 保温时间以透烧为原则 2 回火后的冷却速度 合金元素Mn Si Cr及单独使用Mo 都会促使钢出现回火脆性 当Mo配合其它元素使用时可以抑制和减轻回火脆性 大多数中 低碳钢熔模铸件在回火时则需要快冷 19 低合金钢常用热处理规范 20 熔模铸造件热处理原则 熔模铸造件金属铸态是热壳浇注下凝固结晶 铸态晶粒一般比较粗大 而且内部存在较大的应力 热处理的温度和保温时间长短也需要根据铸件的复杂程度 壁厚等因素决定 熔模铸造所用金属材料 绝大部分为合金钢和特种合金 合金中各种元素对热处理工艺都有不同影响 所以在确定热处理工艺时 要根据客户要求而选用最佳热处理方案 以求得最好的经济效果 铸件质量检验员应知应会 21 铸件质量检验 21 1熔模铸件质量标准铸件质量检验是铸件生产过程不可缺少的重要环节 其目的是保证铸件质量符合交货验收技术条件 铸件质量检验的主要依据是 铸件图 熔模铸件质量标准或由供需双方签订的铸件交货验收合同或协议 目前国际上尚无统一熔模铸件国际标准 不同国家有不同标准 很少国家有国家标准 绝大多数是行业标准或企业标准 21 2 熔模铸件质量检验项目 21 3熔模铸件质量检验项目 21 4普通碳钢和低合金钢熔模铸件分类和检验项目 22 熔模铸件几何尺寸和重量检测 22 1熔模铸件尺寸 线性尺寸 公差国家标准GB T6414 1986 铸件尺寸公差 将铸件的尺寸公差分为16个等级 表示为CT1 CT16 熔模铸件 铸钢 铸铁 高温合金等熔模铸件尺寸公差等级为CT5 7级 有色合金熔模铸件为CT4 6级 22 2熔模铸件形位公差熔模铸件形位公差尚无统一国际标准和国家标准 现在只有行业或企业标准可供参考 22 3熔模铸件尺寸检测的方式和方法 22 4铸件尺寸的检测方法 22 4 1常规检测指用常观的量具 仪器 如卡尺 高度尺 平台等 对铸件尺寸进行测量 这种方法比较简便 灵活性强 应用最普遍 22 4 2电感测量仪测量当需要多尺寸综合测量时 用电感测量有更高的精度和效率 22 4 3三坐标测量仪测量三坐标测量仪是一种用微型计算机控制的测量物体尺寸的设备 优点是测量精度高 速度快 自动显示 可以打印测量结果 22 4 4超声波测量用超声波测量主要测量厚度 不必破坏铸件结构 可以测量铸件任何一个部位的壁厚 22 4 5X射线断层扫描 工业CT 是断层扫描技术和计算机图象处理相结合的产物 主要测量复杂薄壁铸件上任仟截面的形状和尺寸 在计算机屏幕上显示出来 不但能检侧铸件上的几何形状和尺寸 同时能检查出铸件内部某些宏观缺陷 如缩孔 22 5熔模铸件的重量偏差 22 6熔模铸件重量偏差评定 国标GB T11351 1989 铸件重量公差 规定 铸件重量公差等级分16级 但这个标准不适合熔模铸造 因为 一 熔模铸件尺寸精度及加工余量都小于普通铸造 有的甚至没有余量 GB T11351 1989 铸件重量公差 规定不适合熔模铸件 二 熔模铸件大部分都在5Kg以下 很大部分都在1Kg以内 有的轻至10几g 重量偏差都很严格 所以 熔模铸件重量偏差都由供需双方协商制订 23 熔模铸件化学成分检验 化学成分经常作为铸件验收重要技术条件之一 即使不作为必须的验收条件 为保证铸件质量 在生产过程中也要对化学成分进行检查和控制 化学成分检验分炉前和炉后两种 一般熔模铸件合金熔炼只是重熔 炉前化学成分化验非常重要 熔模铸造通常用光电 直读 光谱分析法 国内常用的光谱仪有德国斯派克SPECTRO 意