金屬熱處理設(shè)備的案例
電子設(shè)備金屬材料及表面處理
結(jié)構(gòu)設(shè)計
電子設(shè)備金屬材料及表面處理工藝規(guī)范.doc
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《金屬材料及熱處理》[王希琳]
《高等學(xué)校教材 金屬材料及熱處理》
作者:王希琳
頁數(shù):253 出版日期:1992年11月第1版
主題詞:金屬材料 高等學(xué)校 教材 熱處理 高等學(xué)校 教材
金屬材料熱處理：照亮鋼鐵的“四把火”
以下文章來源于材易通
鋼的熱處理工藝就是通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的一種熱加工工藝。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律為制定正確的熱處理工藝提供了理論依據(jù)，其熱處理工藝參數(shù)的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，以獲得所需性能。
根據(jù)加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）、表面熱處理（表面淬火和化學(xué)熱處理）及形變熱處理等。按照熱處理在零件整個生產(chǎn)工藝過程中位置和作用的不同，熱處理工藝又分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。本文主要對普通熱處理進(jìn)行知識整理。
一、鋼的加熱
1.
展開 金屬材料力學(xué)性能與熱處理工藝知識
鋼材疲勞強度經(jīng)驗公式:
σ-1= (0.45～0.55)σb
或 σ-1= 0.27(σs+σb）
σ-1p= 0.23(σs+σb）
02
熱處理工藝
定義：將固態(tài)金屬或合金通過加熱、保溫和冷卻，使其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，獲得所需要性能的工藝。
目的：一是改善材料工藝性能，確保后續(xù)加工順利進(jìn)行，這種熱處理稱為預(yù)先熱處理；二是提高材料使用性能，延長零件使用壽命，這種熱處理稱為最終熱處理。
熱處理分類：
普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火）
表面熱處理 （表面淬火、化學(xué)熱處理）
其他熱處理（真空熱處理、形變熱處理等）
共析鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變
珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變過程四步：
（1）奧氏體形核；
（2）奧氏體長大；
（3）剩余Fe3C溶解；
（4）奧氏體均勻化。
鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變
奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變：奧氏體在臨界點A1以上是穩(wěn)定相，冷卻至A1以下就成了不穩(wěn)定相，要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。
重要性：決定了鋼熱處理后的組織和性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時間相同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然不同。
展開 
金屬冷沖壓件的熱處理
沖壓件加工廠，在五金沖壓件生產(chǎn)加工過程中，沖壓制件會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，這限制了毛坯制件下道工序的變形加工，這就需要在變形工序如彎曲加工拉深加工等之前，中間需要對硬化的毛坯制件或半成品制件先進(jìn)行退火來消除硬化；另外沖壓件用在不同的行業(yè)有不同的要求，有時沖壓件成品也需要進(jìn)行熱處理才能滿足其行業(yè)需要。
無論是工序間的退火還是最后成品的熱處理，這都屬于熱處理工藝，下面我們來看下熱處理工藝是怎么回事
熱處理工藝包含正火、退火、固溶熱處理、淬火、回火、碳氮共滲、調(diào)質(zhì)處理等多項內(nèi)容，金屬熱處理是機械制造加工行業(yè)常用到的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不會改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦預(yù)或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬制件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。
金屬沖壓件的熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程。有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一，加工溫度是熱處理工藝的重要參數(shù)之一，選擇和控制溫度，是保證熱處理質(zhì)理的主要問題。加熱溫度隨被處理材料的熱處理的目的不同而異。但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。值得說明的是，材料的組織轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時。加熱速度極快，一般沒有保溫時間，而化學(xué)熱處理的保溫時間會較長。
展開 金屬材料力學(xué)性能和熱處理工藝
熱處理分類：
普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火）
表面熱處理 （表面淬火、化學(xué)熱處理）
其他熱處理（真空熱處理、形變熱處理等 ）
共析鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變
珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變過程四步：
（1）奧氏體形核；
（2）奧氏體長大；
（3）剩余Fe3C溶解；
（4）奧氏體均勻化。
鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變
奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變：奧氏體在臨界點A1以上是穩(wěn)定相，冷卻至A1以下就成了不穩(wěn)定相，要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。
重要性：決定了鋼熱處理后的組織和性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時間相同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然不同。
展開 金屬熱處理后的硬度檢測
硬度計可以檢測熱處理后的金屬硬度，但并非里氏硬度計可以測量，洛氏和維氏硬度計一樣可以在不同情況下進(jìn)行準(zhǔn)確測量。下面介紹一些硬度計測量熱處理金屬的細(xì)節(jié)。
對于測試表面是0.05的表皮硬化金屬，維氏硬度計的測量是最精準(zhǔn)的。選用0.5至100KG的實驗力，可直接檢測零部件金屬表面的硬度差變化。有效硬化層深度可是維氏硬度計針對的測量對象，如果制作部件需要進(jìn)行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位，那么此類硬度計是必不可少的。
如果需要測試有效硬化深度超過0.1MM的各種表面硬化工件那么可以選用表面洛氏硬度計。盡管表面洛氏硬度計的精度比維氏的偏低，但是針對一般工廠部件的檢測水平精度，已經(jīng)能夠滿足要求。而且價格偏低，檢測迅速，方便易用是這類產(chǎn)品的優(yōu)勢，利用洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進(jìn)行快速無損的單件檢測。這一點對于金屬加工和機械制造工廠帶來了非同尋常的便利。另外如果表面熱處理硬化層較厚時，洛氏硬度計也是不錯的選擇。采用HRA標(biāo)尺可測量熱處理硬化層厚度在0.4～0.8毫米，如果硬化層厚度超過0.8毫米時，可采用HRC標(biāo)尺。維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值都適用互相換算，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)、圖紙或用戶需要的硬度值。
對于局部熱處理的部件，零件局部硬度要求較高，可用感應(yīng)加熱等方式進(jìn)行局部淬火熱處理，這樣的零件通常要在圖紙上標(biāo)出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測要在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。硬度檢測儀器可采用洛氏硬度計，測試HRC硬度值，如熱處理硬化層較淺，可采用表面洛氏硬度計，測試HRN硬度值。
化學(xué)熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學(xué)元素的原子，從而改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能。經(jīng)淬火和低溫回火后，工件表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度，而工件的芯部又具有高的強韌性。化學(xué)熱處理工件的主要技術(shù)參數(shù)是硬化層深度和表面硬度。
展開 淺析金屬材料與熱處理的教學(xué)技巧
金屬材料與熱處理算是一門比較新穎的教育課程，在近年來也被引入到了中職教學(xué)的課堂中，作為是機械加工專業(yè)的專業(yè)課，基礎(chǔ)課。由于金屬材料與熱處理是一門用肉眼看不到，且比較抽象的課程，再加上在之前并沒有對該課程的創(chuàng)新教育，因此教師在教育上，學(xué)生在學(xué)習(xí)上是比較困難的。因此為了可以解決教師和學(xué)生在金屬材料與熱處理教育和學(xué)習(xí)上的困難，本文將以一中職學(xué)校為倒，探討其在金屬材料與熱處理之間的教學(xué)技巧，希望能給予眾多教師一個啟示。
中國論文網(wǎng) http://www.xzbu.com/9/view-5464908.htm
【關(guān)鍵詞】金屬材料與熱處理 教學(xué) 技巧
【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）03（b）-0126-01 引言
隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，新型行業(yè)帶動著新興課程不斷發(fā)展，在教學(xué)課堂上，新的課程由于沒有新的教育經(jīng)驗，因此很多老師在進(jìn)行教學(xué)時，都是采用對照書本念的方式，老師教的痛苦，學(xué)生學(xué)得痛苦，而且在教學(xué)上還沒有效率，這著實是一個讓人頭疼的問題。本文選取的是某中職學(xué)校在對金屬材料與熱處理的教學(xué)過程，并對其教學(xué)過程中的一些獨特的方法進(jìn)行探討分析，旨在解決許多學(xué)校對于金屬材料與熱處理教學(xué)的苦惱，并借此種方法運用到其他新興課程中。
1 金屬材料與熱處理的教學(xué)現(xiàn)狀
一般像機械加工之類的課程會在中職學(xué)校課程中出現(xiàn)，而中職生由于基礎(chǔ)較差，對于抽象而又并不具體的機械加工的理論知識并不是特別了解，因此，也難以產(chǎn)生想要學(xué)習(xí)的興趣。而目前的金屬材料與熱處理就是這種狀態(tài)，其課程概念多而繁雜，學(xué)生對于抽象、枯燥的理論知識并不感冒，再加上由于金屬材料與熱處理涉及的范圍較廣。在中職學(xué)校中，由于學(xué)生多為剛剛初中畢業(yè)，對于在平常接觸到的可能性為零的東西更是難以了解。
展開 基于SOR理論的金屬材料與熱處理教學(xué)改革
基于SOR理論的金屬材料與熱處理教學(xué)改革.pdf
淺談《金屬材料與熱處理》的授課技巧
多數(shù)學(xué)生在金屬材料與熱處理這門課程的學(xué)習(xí)中都會感到比較難，歸其原因主要與這門課程的特點有關(guān)，該課程主要有以下幾個特點。
(一)內(nèi)容龐雜，理論性強，名詞概念多。該課程涉及冶金學(xué)、金屬學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、工藝學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識，是一門綜合性很強的課程，其中每一章節(jié)均涉及大量的新概念和新名詞，這給初學(xué)者帶來較大的困難。
(二)課程實踐性強，與生產(chǎn)實際關(guān)系密切，相關(guān)理論在生產(chǎn)實踐中有很大的靈活度和綜合性。這對實踐經(jīng)驗和系統(tǒng)理論都不具備的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)起來就增加了相當(dāng)大的難度。
(三)相關(guān)理論的系統(tǒng)性強，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，前后內(nèi)容密切相關(guān)。學(xué)生要想學(xué)好這門課程不僅要系統(tǒng)掌握相關(guān)理論知識，而且要有一定的分析、綜合和總結(jié)的能力。
所以在實施教學(xué)過程中，教師應(yīng)提高授課技巧和應(yīng)用各種教學(xué)方法。切忌從頭到尾的“滿堂灌”。要提高課堂教學(xué)的效果，必須在以下幾個方面下工夫。
一、設(shè)計好開場和收尾
一堂課的結(jié)構(gòu)布局中，開頭和結(jié)尾很重要。好的開頭，能引人入勝。好的結(jié)尾，能耐人尋味。一個好的開頭是教師與學(xué)生建立感情的第一座橋梁，可為一堂課的講解定下基調(diào)，使一堂課進(jìn)行的自然和諧，渾然一體。巧妙地導(dǎo)入新課，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲望。為本課程的下一步教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。例如：在本課程的第一節(jié)課《緒論》的講解中，為了激發(fā)學(xué)生對這門功課的學(xué)習(xí)熱情，克服對新課程的畏懼感，使同學(xué)們對金屬材料有一個近在身邊的感覺，我就精心挑選了建設(shè)2008北京奧運會主體育場――鳥巢的選材故事作為本課程導(dǎo)人的開場白。“鳥巢”結(jié)構(gòu)設(shè)計奇異新穎，鋼結(jié)構(gòu)最大跨度達(dá)343米。如果使用普通鋼料，厚度至少要達(dá)到220mm。這樣一來。“鳥巢”鋼材重量將超過8萬噸。而且鋼板太厚，焊接起來更加困難。工程設(shè)計人員從實際需要出發(fā)，選擇了低合金高強度鋼Q460作為施工材料。
展開 熱處理新工藝新設(shè)備
第一節(jié)真空熱處理
1968年前后，美國海斯公司和日本真空研究所研制出了真空淬火劑，制成油冷和水冷式真空爐，解決了真空熱處理后油中或水中淬火的問題。因此，真空熱處理的范圍就擴大了。由原來只用于稀有金屬、磁性材料、半導(dǎo)體材料的退火，白硬鋼淬火和有色金屬和合金鋼焊接外，擴大到用于工具鋼、不銹鋼、時效硬化鋼以及碳鋼、合金鋼的熱處理和化學(xué)熱處理。
真空熱處理無污染，無氧化脫碳，變形小，為鹽浴加熱變形量的1／5—1／10。這主要是由于加熱均勻、升溫緩慢所致。加工余量可以減小，由于在真空中加熱，零件中存在，的有害雜質(zhì)、氣體等均可除去，提高了性能和使用壽命。如AISl430不銹鋼螺栓，真空加熱比氫氣保護下加熱強度提高25％。模具的壽命可提高40％。真空滲碳溫度可達(dá)1000~C以上，擴散期只需一般氣體滲碳的1／5，所以整個滲碳時間町以顯著縮短，滲層均勻，有效層厚。對形狀復(fù)雜、小孔多的工件滲碳效果更為顯著。
近年來，真空熱處理技術(shù)在許多工業(yè)國家均有迅速的發(fā)展，現(xiàn)有的真空熱處理爐多為周期作業(yè)爐，形狀有立式、臥式、臺車式數(shù)種。多屑冷壁爐，真空度為o．0133Pa(1Xlo 4mmHg)，現(xiàn)在較為先進(jìn)的有連續(xù)作業(yè)三室真空爐，裝爐量可達(dá)388kg，生產(chǎn)率可達(dá)200kg／h。但國外的一些學(xué)者對真空熱處理提出不同的看法，他們認(rèn)為真空熱處理在經(jīng)濟上是不合算的。因為真窄熱處理原來是處理鈦合金等高溫活潑金屬而采用的。處理普通金屬模具，加熱溫度一般不超過1050℃，熱輻射很小，加熱效率低(因真空中沒有熱的傳導(dǎo))。因此目前有采用抽真空o．0133Pa后，爐內(nèi)再充人純氮進(jìn)行加熱。此外，也可以排除因為高溫加熱零件的鉻和鋁升華。
一、真空熱處理的一般概念
1．真空及其度量
真空不是沒有一點空氣，而是在一個空間內(nèi)，氣體的大氣壓力低于一個大氣壓的狀態(tài)。可廣義地理解為氣體極為稀薄的空間。
展開 
鑄造人入門必知，金屬熱處理中最典型的“四把火”工藝
在金屬冶煉過程中，同樣的原材料配比，采用不同的熱處理工藝，會得到組織結(jié)構(gòu)和物理性能各異的產(chǎn)品，導(dǎo)致在直讀光譜儀上測試時得到不同的測試結(jié)果。所以在用直讀光譜儀測樣時，一般建議用戶使用對應(yīng)的標(biāo)樣進(jìn)行類型校準(zhǔn)。
通過學(xué)習(xí)熱處理中最為典型的“四把火”工藝，我們可以大致了解樣品中的組織結(jié)構(gòu)和物理性能差異。
熱處理工藝過程
一、退火
將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它隨爐緩慢冷卻的熱處理方法，稱為退火。退火得到的組織通常是珠光體和鐵素體。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化，細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力。同時，退火可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。退火可以消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，大多屬于半成品熱處理，或稱作預(yù)備熱處理。
退火絲是利用退火工藝生產(chǎn)典型金屬制品，如下圖。退火絲是用低碳鋼冷拔、加熱、恒溫、保溫等工藝而成的一種軟質(zhì)鐵絲產(chǎn)品。鐵絲按用途不同，成分也不一樣。將熾熱的金屬坯軋成6.5mm粗的鋼條也就是盤條，再將其放入拉絲裝置內(nèi)拉成不同直徑的線，并逐步縮小拉絲盤的孔徑，進(jìn)行冷卻、退火、涂鍍等加工工藝制成各種不同規(guī)格的鐵絲。
退火絲
二、正火
正火是將鋼加熱到某溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法，得到的組織通常是索氏體。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對亞共析鋼正火可細(xì)化晶粒，提高綜合力學(xué)性能。
正火與退火的不同點是正火冷卻速度比退火冷卻速度更快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)小一些，其力學(xué)性能也有所提高。
展開 金屬所《Acta Materialia》：新型熱處理工藝！制備高強韌低溫工程用鋼
圖7 低溫斷裂特征及韌化機制：（a, b）新型實驗鋼韌性沖擊斷口形貌，（c）常規(guī)熱處理實驗鋼脆性沖擊斷口形貌；（d,e, h, i）新型實驗鋼的TRIP效應(yīng)增韌；（f, g）常規(guī)熱處理實驗鋼穿晶脆性斷裂特征。
本研究提出的新型熱處理工藝路線，具有較寬的工業(yè)生產(chǎn)窗口，有利于提升厚大截面馬氏體時效鋼力學(xué)性能均勻性，可作為高性能大型低溫工程鍛件的潛在研制方案。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
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承壓設(shè)備厚板中頻感應(yīng)加熱局部熱處理試驗研究
摘要：為了實現(xiàn)承壓設(shè)備總裝環(huán)縫局部熱處理，基于中頻感應(yīng)加熱技術(shù)，研究了超厚板在感應(yīng)加熱過程中的溫度分布規(guī)律及溫度均勻性。熱處理過程中均溫區(qū)的溫度均勻性是保證局部熱處理效果的關(guān)鍵。以馬鞍形厚板為研究對象，進(jìn)行感應(yīng)加熱試驗，利用布置在不同深度的熱電偶測量感應(yīng)加熱過程中沿壁厚方向的溫度演化曲線。同樣，將感應(yīng)加熱應(yīng)用于加氫反應(yīng)器筒體，測量感應(yīng)加熱過程中沿軸向方向的溫度演化曲線。結(jié)果表明：馬鞍形厚板在整個感應(yīng)加熱過程中沿壁厚方向最大溫差在17 ℃以內(nèi)，在保溫階段的最大溫差為 14.4 ℃；加氫反應(yīng)器筒體焊接接頭均溫區(qū)在整個感應(yīng)加熱過程中最大溫差在 42 ℃以內(nèi)，在保溫階段的最大溫差為 12 ℃。感應(yīng)加熱溫度控制精度能夠滿足超厚板局部熱處理均溫性的要求，可在大型厚壁容器局部熱處理中推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：承壓設(shè)備；筒體合攏縫；局部熱處理；中頻感應(yīng)加熱；均溫性
0 前言
承壓設(shè)備是石化行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備[1-3]，在焊接制造過程中不可避免地產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，對應(yīng)力腐蝕開裂(Stress corrosion cracking, SCC)、蠕變和疲勞失效影響較大。因此，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均要求采用熱處理的方法來恢復(fù)焊接接頭的力學(xué)性能及消除焊接殘余應(yīng)力。大型化是石化裝備的發(fā)展趨勢。近年來，不乏出現(xiàn) 2 000 萬 t、4 000 萬 t 超級大煉油，帶來單體設(shè)備的超大化，尺寸不斷突破世界記錄。如加氫反應(yīng)器的壁厚由 200 mm 增加到現(xiàn)在的 352 mm，直徑也由 3～4 m 增加到了 5～6 m。超限塔器直徑已從以往 5～6 m 突破到 12～18 m。裝備大型化使承壓裝備向極端尺寸發(fā)展，給制造和安全帶來極大挑戰(zhàn)。當(dāng)前，大型承壓設(shè)備由于受到直徑和長度的限制，采用分段整體熱處理、總裝合攏焊縫局部熱處理的方式進(jìn)行制造[4]。
展開 106頁PPT講透金屬熱處理基本知識及工藝原理，拿走不謝
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熱處理是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。今天分享的這份PPT將為大家講解熱處理的基礎(chǔ)知識及工藝原理。
