《航空材料无损检测》课件-金属热处理与热处理工艺缺陷

金属热处理与热处理工艺缺陷航空材料无损检测01概述02钢的热处理

04铝合金热处理

05钛合金热处理

目录CONTENTS06金属热处理工艺缺陷03高温合金热处理

概述PART–01一、概述金属热处理是用加热和冷却改变固态金属及合金组织和性能的工艺。加热温度、保温时间、冷却速率和介质的物理化学特性，是金属热处理的四个基本工艺参数。将工件按预定的“温度一时间”曲线进行加热和冷却，就可使组织和结构改变到预定状态，完成变性任务。如果还对介质的物理化学特性进行某种调控，则还可收到其他变性效果，如改变表面层的化学成分和组织、结构，使表层具有特殊性能。钢的热处理

PART–02二、钢的热处理

钢的大多数热处理工艺可以归入下列四大类：化学热处理一般热处理表面淬火热处理退火、正火激光加热淬火等感应加热表面淬火渗入非金属元素（如渗碳、渗氮、碳氮共渗等）金属与非金属共渗（如钛碳共渗、钛氮共渗等）火焰加热表面淬火渗入金属元素（如渗铝、渗铬、铝铬共渗等）其他：形变热处理、真空热处理、控制气氛热处理等淬火、固溶处理回火、时效二、钢的热处理

（一）退火退火是将钢或合金加热到某一温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后零件得到接近平衡状态的组织，达到软化的目的，以利于冷变形或机加工；改善物理、化学、力学性能，稳定尺寸和形状；改善组织，为后道工序作准备。退火是常用的预备热处理。退火主要工艺参数（包括加热温度、加热速度、保温时间、冷却速度和出炉温度等）取决于材料成分和热处理目的。真空退火炉退火工艺曲线二、钢的热处理

（二）正火正火是将钢加热到上临界点Ac3或Accm以上30℃~50℃，保持适当时间后，在静止空气中冷却的热处理工艺。正火主要用于预备热处理，对于要求不高的普通碳素结构钢，也可以用正火作为最终热处理。正火温度二、钢的热处理

（三）淬火与固溶处理淬火是将钢加热到Ac₃或Ac₁以上某一温度，保持一定时间，然后快速冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火后一般要回火，获得要求的组织和性能。淬火加热温度二、钢的热处理

（三）淬火与固溶处理固溶处理是将合金加热到高温单相区，恒温保持一定时间，使其他相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的工艺。固溶处理在不锈钢和高温合金中应用较多。广义而言、淬火是固溶处理的一种。固溶处理与时效处理的工艺过程二、钢的热处理

（四）回火和时效处理回火：回火是将淬火零件重新加热到下临界点Ac1以下某一个温度，保持一段时间，再以某种方式冷却到室温，使不稳定组织转变为稳定组织，获得要求性能的工艺。回火的目的是减少或消除淬火应力，提高塑性和韧性，得到强度与韧性良好配合的综合性能，稳定组织、形状和尺寸。回火方法主要有低温回火、中温回火、高温回火、多次回火、等温回火、自行回火及局部回火等。回火冷却一般采用空气中冷却。时效：合金经固溶处理或冷塑性加工后，在一定温度下保持一定时间，组织和性能随时间变化的现象，称为时效。二、钢的热处理

（五）冷处理冷处理是将淬火零件从室温继续冷却到更低的温度，使组织中残余奥氏体继续转变为马氏体的热处理操作。因此冷处理可看作是淬火的继续。冷处理的目的是进一步提高钢的硬度和耐磨性，稳定尺寸，提高铁磁性，以及提高渗碳件的疲劳性能等。根据冷处理温度的不同，冷处理可分为冰冷处理（0℃~-80℃）、中冷处理（-80℃~-150℃）和深冷处理（-150℃~-200℃）三种。高温合金热处理

PART–03三、高温合金热处理

高温合金热处理是利用高温合金材料随温度变化发生组织结构转变的特性，以改善并控制其物理、力学性能的工艺。高温合金的热处理方法有扩散退火、固溶处理、时效、中间处理和特殊热处理等。扩散退火（均匀化处理）的目的是使高温合金锭化学成分均匀，减少元素偏析。固溶处理的目的是控制晶粒度；将析出相溶入基体。时效的目的是使晶内析出细小弥散的强化相，同时也在晶界析出颗粒状的强化相。中间处理的主要作用是改变晶界析出相的类型、形态和数量；许多高温合金在固溶处理和时效处理之间加上一次或两次中间处理。特殊热处理包括弯曲晶界热处理、形变热处理和细化晶粒热处理。铸造高温合金在凝固冷却过程中强化相已大部分析出并长大到一定尺寸，因此大部分不必进行热处理就可以使用。铝合金热处理

PART–04四、铝合金热处理

变形铝合金的热处理包括退火、淬火和时效。大多数铸造铝合金需要进行热处理强化；消除铸件内应力、稳定组织和零件尺寸，也是铸造铝合金热处理的目的。钛合金热处理

PART–05五、钛合金热处理

钛合金热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钛合金半成品和零件的内部组织结构，从而达到改善性能的过程。钛合金的热处理可以分为普通退火、特种退火（包括等温退火、多重退火和β退火）和强化热处理（固溶处理+时效）。普通退火是应用最广的退火方式，其目的是完全消除内应力并使金相组织均匀化。等温退火的主要特点是获得最稳定的组织和均匀的性能。双重退火的特点是有可能发生由于亚稳定β相的分解而产生的强化过程，这些亚稳定β相是在第一次加热后被部分保留下来的；几乎所有的在高温下工作的钛合金，都毫无例外地采用双重退火。对于要求高温抗蠕变性能的近α型钛合金，允许在β相区进行热加工和热处理，不必担心出现β脆性；β热处理可以在不降低其他力学性能的同时，获得最大的抗蠕变能力。强化热处理是提高钛合金半成品强度和塑性的有效方法。金属热处理工艺缺陷PART–06六、金属热处理工艺缺陷（一）钢的热处理常见缺陷钢热处理过程中可能产生的主要缺陷有：淬火变形和裂纹时效裂纹软点氧化脱碳过热过烧脱碳淬火裂纹过烧六、金属热处理工艺缺陷（二）高温合金热处理常见缺陷高温合金热处理常见缺陷有表面污染、变形、开裂、显微组织缺陷和硬度不合格等。包括：晶间氧化（晶间腐蚀）、表面成分变化（增碳、增氮、脱碳、脱硼等）、腐蚀点和腐蚀坑、氧化剥落、翘曲变形、裂纹、粗晶或混合晶粒、过热和过烧、硬度不合格。淬火裂纹粗细混合晶粒六、金属热处理工艺缺陷（三）铝合金热处理常见缺陷热处理在铝合金加工制品中可能引起的缺陷有：淬火裂纹、铜扩散、高温氧化、过烧。2A12淬火过烧组织六、金属热处理工艺缺陷（五）无损检测常见的热处理工艺缺陷（四）钛合金热处理常见缺陷钛合金热处理常见缺陷有