熱處理驗證

為什麼熱處理驗證很重要?

鋼的性能來自基本的晶格結構,成形過程和熱誘導的微觀結構變化。成功的熱處理是基於擴散的平衡相變或嚴格的時間和溫度控制的相變,對於嚴格應用大多數工程組件而言,都是必不可少的。

應將熱處理放置在組件製造過程的中間。熱處理不成功會使熱處理之前和之後的所有過程失效。為避免返工和報廢,應在例如磨削過程前驗證熱處理。

不同的熱處理工藝如何影響材料性能?

淬火和回火

淬透性是鋼在淬火時形成馬氏體(或貝氏體)能力的量度。淬透性的單位是深度,當表面冷卻時可以達到一定的硬度。硬度和淬透性不要混淆。硬度是材料抗壓痕能力的度量。

淬透性取決於鋼中的碳當量。合金化降低了對形成馬氏體的冷卻速度的要求。淬火後的馬氏體通常具有嚴重的拉伸殘餘應力,並且堅硬而脆。馬氏體可以形成板條,薄板或透鏡狀。回火可減輕殘餘應力,並使馬氏體形態更適合機械應用。減少線束是增加延展性的折衷方案。

滲氮滲碳

通過在高溫和高壓下在富含碳或氮的氣氛中在鋼結構內引入間隙溶質原子,可以提高硬度。獲得的硬度和淬火層的厚度是受控的性質。在淬火層的晶格尺寸變化期間引入殘餘應力。

退火和消除應力的熱處理

退火工藝是高溫應用,可減輕應力,使成型後的組織和晶粒尺寸正常化,通過重結晶控制晶粒尺寸,減少偏析和特性均質化。

通過將組件保持在高溫下,可以減少殘餘應力狀態和織構,從而允許進行基於擴散的過程取代並減輕在微結構上的工作,微結構形式包括位錯,堆垛層錯,孿晶和晶界。通過釋放應力進入結構來降低了硬度。

粒度控制

工程材料很少是單晶,並且晶粒尺寸對材料的強度和延展性有重大影響。在高於應力消除的溫度下,晶粒長大併發生重結晶。

常見的熱處理問題:

  • 淬火不足
  • 回火問題
  • 散熱問題

熱處理驗證方法

X射線衍射

X射線衍射法可以測量絕對殘餘應力值和殘餘奧氏體含量。破壞性的硬度深度曲線可以通過X射線衍射法測量。

與可見光相比,X射線具有高能量和短波長,使其非常適合探測晶體材料中的晶面距離。

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巴克豪森雜訊分析

硬度和壓力直接影響巴克豪森雜訊信號的強度。使用巴克豪森雜訊法,可以簡單地驗證熱處理過程的成功,並將正確加熱的零件與未加熱的零件分開。

巴克豪森雜訊分析是一種非破壞性方法,涉及對通過施加磁場在鐵磁材料中感應的類似信號的雜訊進行測量。

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