淬火和回火热处理的详细描述
淬火和回火热处理：详细说明
淬火和回火（Q＆T）是一种两阶段的**热机械热处理**在亚铁金属（通常是钢）上使用的过程，以实现**高强度，良好的韧性和理想的延展性**的组合。它是制造业中最常见和最重要的热处理过程之一。
主要目标是改变钢的微观结构，以创建机械性能的最佳平衡，而机械性能是无法单独通过合金实现的。
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阶段1：淬火（硬化）**
淬火阶段旨在产生一个非常硬但脆弱的微观结构，称为** Martensite **。
** 1。奥斯丁化：**
***加热：**钢分量均匀加热至高于其上临界温度的温度（相图上的AC3或ACM线）**。该温度特定于钢的碳含量和合金元素，通常从800°C到950°C（1475°F至1750°F）。
***微结构变化：**在此温度下，微结构完全转化为**奥斯丁岩**（以面部为中心的立方体，FCC，铁的晶体结构）。奥氏体对碳具有高溶解度，使碳原子可以均匀地溶解在晶格内。
***浸泡：**该组件在此温度保持足够的时间（浸泡时间），以确保整个横截面整个温度和均匀的奥氏体结构。浸泡时间取决于部分尺寸和炉子特性。
** 2。快速淬火：**
*浸泡后，通过将其浸入淬灭培养基中，快速冷却（**淬火**）。
*快速冷却速率（超过钢的临界冷却速率**）抑制了铁液和珠光体等柔和相的基于扩散的形成。
*相反，奥氏体经历了无扩散的剪切转换为** Martensite **。
*** Martensite **是一种以身体为中心的四方（BCT）结构，是铁中碳的高度紧张的过饱和溶液。这种晶格菌株是其极端硬度和力量的原因，也是其脆弱性和内部压力的原因。
**常见的淬火介质（按更高的冷却速率顺序）：**
***空气：**对于具有高耐硬度的高合金钢（例如，空气硬化工具钢）。
***石油：**一种常见的培养基比水降低了严重的淬火，从而降低了破裂和失真的风险。
***聚合物（例如，PAG解决方案）：**可以通过浓度和温度调节冷却速率的多功能介质。
***水：**一种非常严重的淬火，用于低合金钢。
***盐水（盐水）：**最严重的淬火，提供最快的冷却速率。
淬火后，钢非常困难，但对于大多数工程应用来说，钢太脆了。它包含高内部应力，容易裂纹。这需要第二阶段：回火。
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第2阶段：回火**
回火是淬火后立即进行的**亚临界热处理**。它的目的是**缓解内部压力，减少脆弱性，增加韧性和延展性**，而以某种硬度和力量为代价。
**过程：**
*将淬灭的钢重新加热至高于其较低临界温度（A1线）**的温度**，通常在150°C和650°C（300°F和1200°F）之间。
*它在此温度保持预定时间（通常是每英寸厚度为1-2小时），然后冷却，最常见于空气中。
**微结构变化：**
随着回火温度的升高，马氏体中发生了一系列亚稳态过渡：
1。**碳化物碳化物的沉淀（低温：150-200°C）：**碳开始从过饱和的马氏体中沉淀出来，形成细碳化物。这减轻了一些内部压力，而没有明显的硬度损失。
2。**钢结镜的形成（200-300°C）：**残留的奥氏体（如果存在）分解。
3。**转换为cementite（fe₃c）和重结晶（300-450°C）：**碳化物转化为更稳定的形式（cementite）。内部应力大大减少，韧性开始显着增加。
4。**水泥岩球体化和变高（450-700°C）：**在较高温度下，水泥矿颗粒合并和球体化。矩阵恢复并开始转变为铁氧体。完全软化时，这种结构通常称为** spheroidite **。这显着增加了延展性和韧性，但会导致硬度重大损失（如果在最高范围内完成了被称为**退火**的过程）。
**关键权衡：**
最终特性是由回火温度直接控制的**：
***低温回火（150-250°C）：**产生高硬度和强度，良好的耐磨性，但韧性和延性较低。用于工具，轴承和耐磨性组件。
***中等温度（350-450°C）：**提供了强度和韧性的良好平衡（类似于春季的特性）。用于弹簧，疑问和汽车组件。
***高温回火（450-650°C）：**产生高韧性，延展性和撞击性，并具有适度的强度。这是最常被称为“ **脾气的Martensite **”微观结构的条件，是高强度结构钢的目标。
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优势和应用程序摘要**
**优势：**
*实现出色的**强度与重量比**。
*与仅硬化或归一化相比，提供了机械性能的优质**（强度，韧性，延性）。
*可以通过调节回火温度来根据特定的应用要求量身定制。
**应用程序：**
***汽车：**曲轴，连杆，齿轮，车轴。
***航空航天：**起落架组件，结构紧固件。
***结构：**高强度螺栓，锚杆，结构成分。
***工具：**锤子，轴，钻和死亡（通常具有低温脾气）。
***制造：**轴，纺锤和机器零件需要高性能。
总之，淬火和回火是一个基本过程，它使工程师能够精确量身定制钢的特性，以承受特定的服务条件，使其成为现代冶金和制造的基石。