金屬熱處理缺陷的案例
起重機械金屬氣孔缺陷識別紅外熱波檢測仿真研究
由圖可知深度最淺的缺陷首先在熱序列圖片中顯示出來，是因為距離表面深度最淺的缺陷首先會因為其熱導率低，影響熱波在材料內部的傳播，故深度淺的缺陷表面溫度較高，溫差大；而缺陷深度較大的地方，其對熱波影響較晚且不明顯，表面溫度較小，溫差較小，因此紅外熱像儀對較深的缺陷檢測效果不佳。
帶狀組織、魏氏組織、脫碳層等熱處理缺陷組織解析
帶狀組織是鋼材內部缺陷之一，出現在熱軋低碳結構鋼顯微組織中，沿軋制方向平行排列、成層狀分布、形同條帶的鐵素體晶粒與珠光體晶粒。這是由于鋼材在熱軋后的冷卻過程中發生相變時鐵素體優先在由枝晶偏析和非金屬夾雜延伸而成的條帶中形成，導致鐵素體形成條帶，鐵素體條帶之間為珠光體，兩者相間成層分布。
# 形成原因
金屬材料在冶煉澆注后絕大部分要經過壓力加工方可成為型材。但是，加工后的材料容易得到沿著變形方向珠光體和鐵索體呈帶狀分布的組織，即形成帶狀組織。形成帶狀組織的原因大致有兩種：
1、由成分偏析引起的帶狀組織
在低碳鋼中，由于夾雜物的含量較多，加工變形后，夾雜物呈流線分布，當鋼從熱加工溫度冷卻時，這些夾雜物可作為先共析鐵索體成核的核心，使先共析鐵素體先在夾雜物周圍生成，最后剩余奧氏體轉變成珠光體，使先共析鐵素體和珠光體呈帶狀分布，形成帶狀組織。這種帶狀組織很難用熱處理的方法加以消除。
2、由于熱加工溫度不當引起的帶狀組織
在鍛造時，熱加工停鍛溫度位于兩相區時（Ar1和Ar3之間），鐵素體沿著金屬流動方向從奧氏體中呈帶狀析出，尚未分解的奧氏體被割成帶狀，當冷到Ar1時，帶狀奧氏體轉化為帶狀珠光體，這種組織可以通過正火或退火的方法加以消除。
帶狀組織的存在會使金屬的力學性能呈各向異性，沿帶狀組織的方向明顯優于其垂直方向。壓力加工時易于從交界處開裂。對于需要后續熱處理的零件，帶狀組織輕則會導致熱變形過大，重者會造成應力集中，甚至出現裂紋。如果帶狀組織非常嚴重的話，正火是解決不了的，最好進行高溫擴散退火，在1050℃以上加熱，才能使碳原子擴散均勻，消除帶狀組織。
展開 鎂合金材料熱處理的質量檢測及缺陷分析
鎂合金材料熱處理質量的檢測
（1）硬度試驗
硬度試驗具有速度快、操作簡單、可以在熱處理工件上直接進行而無需專門制備試樣等優點。其中最常用的是布氏和洛氏硬度試驗，但是對于薄截面鎂合金工件，有時也采用洛氏表面硬度試驗。晶粒較大、硬度較低的鎂合金宜采用布氏硬度計測定硬度，以獲得最佳試驗結果。鎂合金的強度通常隨硬度的增加而提高，然而由于與硬度對應的強度指標很分散，因此不能用硬度計算強度，所測得的硬度值僅僅作為評定鎂合金熱處理質量的參考。
（2）拉伸試驗
拉伸試驗能更準確地衡量鎂合金的熱處理質量，但是試驗時需要專門拉伸試樣。雖然鎂合金鑄件經過機加工后得到的試樣更能代表鑄件的真實性能，但是一般采用單獨鑄造后不經機加工的試樣。通常按照ASTM標準進行試驗，以保證試驗結果的一致性。
（3）顯微組織檢查
熱處理態鎂合金制成金相試樣后檢查顯微組織，并與標準的組織照片比較，可以衡量鎂合金的熱處理質量。檢查內容主要包括：鑄造合金中的粗大化合物、鑄造合金經過不適當固溶處理后的孔隙和熔孔、鑄造和變形合金的晶粒度，以及擠壓、鍛造或軋制合金中的粗大化合物。
顯示鎂合金金相顯微組織所用的浸蝕劑見下表。
鎂合金材料熱處理缺陷分析
鎂合金熱處理時容易產生的五種常見缺陷是：氧化、過燒、彎曲與變形、晶粒異常長大和性能不均勻。
（1）氧化
如果鎂合金工件進行熱處理時沒有使用保護氣體，則會發生局部氧化甚至在爐火內起火燃燒。通常向熱處理爐內通入（0.5~1.5）Vol.%SO2或（3~5）Vol.%CO2，或含（0.5~1.5）Vol.%SF6的CO2保護氣體，或惰性氣體來避免鎂合金工件的氧化。惰性氣體由于成本過高而較少應用。此外，需要保證爐膛的清潔、干燥和密封。
展開 最全的壓力容器焊接缺陷及熱處理知識
至于未焊透，未熔合、夾渣、氣孔、焊縫表面缺陷如咬肉，焊縫尺寸等都可以通過無損探傷檢查，定出缺陷的位置，采取合理、有效返修工藝，認真操作，也可以達到消除焊縫缺陷，保證產品內在質量目的。
三、焊后熱處理
焊后熱處理可以消除殘余應力防止變形也就是說可以松弛焊接殘余應力，穩定尺寸和形狀。焊后熱處理也可以改善母材，焊接區結構件的性能：具體說：可以軟化熱影響區，增加焊縫金屬延性，提高斷裂韌性，排出有害其如氫，提高抗腐蝕性能，改善蠕變性能和提高疲勞強度。
但是，焊后熱處理工藝選擇不當，反而會使焊接接頭性能降低。因此焊后熱處理成為眼里容器制造重要環節。焊接接頭焊后熱處理應用最廣的是高溫回火、正火及固熔化處理。高溫回火可以解決因焊接和變形給壓力容器質量帶來的不良影響。
1、焊后熱處理可以松弛焊接殘余應力
隨著熱處理溫度升高和保溫時間延長，焊接區殘余應力相應降低，當溫度升高到超過550℃，殘余應力可以認為完全消除。不過保溫時間影響不如溫度升高影響來的明顯。
2、焊接接頭熱影響區淬硬區軟化
由于殘余應力大大降低，回火改善了金相組織，提高塑性和韌性，故而淬硬性降低，使焊接接頭淬硬區軟化。
3、焊接接頭氫減少
熱處理時，焊接接頭溫度升高，氫不斷增加擴散速度，向外逸出，一般說在加熱300℃以下，保溫2—4小時，可達到區氫目的，何況加熱到550—650℃時，去氫目的完全達到。
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壓力容器焊接缺陷及熱處理知識你知道嗎？
至于未焊透，未熔合、夾渣、氣孔、焊縫表面缺陷如咬肉，焊縫尺寸等都可以通過無損探傷檢查，定出缺陷的位置，采取合理、有效返修工藝，認真操作，也可以達到消除焊縫缺陷，保證產品內在質量目的。
三、焊后熱處理
焊后熱處理可以消除殘余應力防止變形也就是說可以松弛焊接殘余應力，穩定尺寸和形狀。焊后熱處理也可以改善母材，焊接區結構件的性能：具體說：可以軟化熱影響區，增加焊縫金屬延性，提高斷裂韌性，排出有害其
如
氫，提高抗腐蝕性能，改善蠕變性能和提高疲勞強度。
但是，焊后熱處理工藝選擇不當，反而會使焊接接頭性能降低。因此焊后熱處理成為容器制造重要環節。焊接接頭焊后熱處理應用最廣的是高溫回火、正火及固熔化處理。高溫回火可以解決因焊接和變形給壓力容器質量帶來的不良影響。
1、焊后熱處理可以松弛焊接殘余應力
隨著熱處理溫度升高和保溫時間延長，焊接區殘余應力相應降低，當溫度升高到超過550℃，殘余應力可以認為完全消除。不過保溫時間影響不如溫度升高影響來
的
明顯。
2、焊接接頭熱影響區淬硬區軟化
由于殘余應力大大降低，回火改善了金相組織，提高塑性和韌性，故而淬硬性降低，使焊接接頭淬硬
區
軟化。
展開 金屬冷沖壓件的熱處理
沖壓件加工廠，在五金沖壓件生產加工過程中，沖壓制件會產生加工硬化現象，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行退火來消除硬化；另外沖壓件用在不同的行業有不同的要求，有時沖壓件成品也需要進行熱處理才能滿足其行業需要。
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、調質處理等多項內容，金屬熱處理是機械制造加工行業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成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦預或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，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性能、物理性能和化學性能，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。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。
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之一，選擇和控制溫度，是保證熱處理質理的主要問題。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，材料的組織轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致，使顯微組織轉變完全，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，而化學熱處理的保溫時間會較長。
展開 金屬材料力學性能和熱處理工藝
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變
珠光體向奧氏體轉變過程四步：
（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變
奧氏體的冷卻轉變：奧氏體在臨界點A1以上是穩定相，冷卻至A1以下就成了不穩定相，要發生組織轉變。
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構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變規律為制定正確的熱處理工藝提供了理論依據，其熱處理工藝參數的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉變規律，以獲得所需性能。
根據加熱、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（表面淬火和化學熱處理）及形變熱處理等。按照熱處理在零件整個生產工藝過程中位置和作用的不同，熱處理工藝又分為預備熱處理和最終熱處理。本文主要對普通熱處理進行知識整理。
一、鋼的加熱
1.
展開 金屬材料力學性能與熱處理工藝知識
鋼材疲勞強度經驗公式:
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：將固態金屬或合金通過加熱、保溫和冷卻，使其內部組織結構發生變化，獲得所需要性能的工藝。
目的：一是改善材料工藝性能，確保后續加工順利進行，這種熱處理稱為預先熱處理；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變
珠光體向奧氏體轉變過程四步：
（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變
奧氏體的冷卻轉變：奧氏體在臨界點A1以上是穩定相，冷卻至A1以下就成了不穩定相，要發生組織轉變。
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 淺談《金屬材料與熱處理》的授課技巧
多數學生在金屬材料與熱處理這門課程的學習中都會感到比較難，歸其原因主要與這門課程的特點有關，該課程主要有以下幾個特點。
(一)內容龐雜，理論性強，名詞概念多。該課程涉及冶金學、金屬學、材料學、力學、工藝學等方面的基礎知識，是一門綜合性很強的課程，其中每一章節均涉及大量的新概念和新名詞，這給初學者帶來較大的困難。
(二)課程實踐性強，與生產實際關系密切，相關理論在生產實踐中有很大的靈活度和綜合性。這對實踐經驗和系統理論都不具備的學生而言，學習起來就增加了相當大的難度。
(三)相關理論的系統性強，結構嚴密，前后內容密切相關。學生要想學好這門課程不僅要系統掌握相關理論知識，而且要有一定的分析、綜合和總結的能力。
所以在實施教學過程中，教師應提高授課技巧和應用各種教學方法。切忌從頭到尾的“滿堂灌”。要提高課堂教學的效果，必須在以下幾個方面下工夫。
一、設計好開場和收尾
一堂課的結構布局中，開頭和結尾很重要。好的開頭，能引人入勝。好的結尾，能耐人尋味。一個好的開頭是教師與學生建立感情的第一座橋梁，可為一堂課的講解定下基調，使一堂課進行的自然和諧，渾然一體。巧妙地導入新課，可以激發學生的求知欲望。為本課程的下一步教學打下良好的基礎。例如：在本課程的第一節課《緒論》的講解中，為了激發學生對這門功課的學習熱情，克服對新課程的畏懼感，使同學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2008北京奧運會主體育場――鳥巢的選材故事作為本課程導人的開場白。“鳥巢”結構設計奇異新穎，鋼結構最大跨度達343米。如果使用普通鋼料，厚度至少要達到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。工程設計人員從實際需要出發，選擇了低合金高強度鋼Q460作為施工材料。
展開 《金屬材料及熱處理》[王希琳]
《高等學校教材 金屬材料及熱處理》
作者:王希琳
頁數:253 出版日期:1992年11月第1版
主題詞:金屬材料 高等學校 教材 熱處理 高等學校 教材
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行準確測量。下面介紹一些硬度計測量熱處理金屬的細節。
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，已經能夠滿足要求。而且價格偏低，檢測迅速，方便易用是這類產品的優勢，利用洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進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標尺。維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值都適用互相換算，轉換成標準、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，可用感應加熱等方式進行局部淬火熱處理，這樣的零件通常要在圖紙上標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域內進行。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。
化學熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學元素的原子，從而改變工件表面的化學成分、組織和性能。經淬火和低溫回火后，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。化學熱處理工件的主要技術參數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的課堂中，作為是機械加工專業的專業課，基礎課。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新教育，因此教師在教育上，學生在學習上是比較困難的。因此為了可以解決教師和學生在金屬材料與熱處理教育和學習上的困難，本文將以一中職學校為倒，探討其在金屬材料與熱處理之間的教學技巧，希望能給予眾多教師一個啟示。
中國論文網 http://www.xzbu.com/9/view-5464908.htm
【關鍵詞】金屬材料與熱處理 教學 技巧
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）03（b）-0126-01 引言
隨著社會經濟水平的不斷提高，新型行業帶動著新興課程不斷發展，在教學課堂上，新的課程由于沒有新的教育經驗，因此很多老師在進行教學時，都是采用對照書本念的方式，老師教的痛苦，學生學得痛苦，而且在教學上還沒有效率，這著實是一個讓人頭疼的問題。本文選取的是某中職學校在對金屬材料與熱處理的教學過程，并對其教學過程中的一些獨特的方法進行探討分析，旨在解決許多學校對于金屬材料與熱處理教學的苦惱，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現狀
一般像機械加工之類的課程會在中職學校課程中出現，而中職生由于基礎較差，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，也難以產生想要學習的興趣。而目前的金屬材料與熱處理就是這種狀態，其課程概念多而繁雜，學生對于抽象、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。在中職學校中，由于學生多為剛剛初中畢業，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改革
基于SOR理論的金屬材料與熱處理教學改革.pdf
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效應增韌；（f, g）常規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，具有較寬的工業生產窗口，有利于提升厚大截面馬氏體時效鋼力學性能均勻性，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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