不銹鋼時(shí)效處理工藝
不銹鋼時(shí)效處理工藝指金屬或合金工件(如低碳鋼等)經(jīng)固溶處理,從高溫淬火或經(jīng)過(guò)一定程度的冷加工變形后,在較高的溫度或室溫放置保持其性能,形狀,尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。一般地講,經(jīng)過(guò)時(shí)效,硬度和強(qiáng)度有所增加,塑性韌性和內(nèi)應(yīng)力則有所降低。 含碳較高的鋼,淬火后立即獲得很高的硬度,但其塑性變得很低。不銹鋼時(shí)效處理工藝,而鋁合金淬火后,強(qiáng)度或硬度并不立即達(dá)到峰值,其塑性非但未下降,反而有所上升。經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間(例如4~6晝夜)的室溫放置后,這種淬火合金的強(qiáng)度與硬度顯著提高,而塑性則有所下降。這種淬火合金的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間而發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象,叫做時(shí)效。室溫下進(jìn)行的時(shí)效叫自然時(shí)效,在一定溫度下進(jìn)行的時(shí)效叫人工時(shí)效。 時(shí)效處理是把材料有意識(shí)地在室溫或較高溫度存放較長(zhǎng)時(shí)間,使之產(chǎn)生時(shí)效工藝。
為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化,常在低溫回火后(低溫回火溫度150-250℃)精加工前,把工件重新加熱到100-150℃,保持5-20小時(shí),這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理,稱為時(shí)效。不銹鋼時(shí)效處理工藝,對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理,以消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定鋼材組織和尺寸,尤為重要。
不銹鋼時(shí)效處理:指合金工件經(jīng)固溶處理,冷日塑性變形或鑄造,鍛造后,在較高的溫度或室溫放置,其性能、形狀、尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度,并較短時(shí)間進(jìn)行時(shí)效處理的時(shí)效處理工藝,稱為人工時(shí)效處理。若將工件放置在室溫或自然條件下長(zhǎng)時(shí)間存放而發(fā)生的時(shí)效現(xiàn)象,稱為自然時(shí)效處理。第三種方式是振動(dòng)時(shí)效,從80年代初起逐步進(jìn)入使用階段,振動(dòng)時(shí)效處理在不加熱也不像自然時(shí)效那樣費(fèi)時(shí)的情況下,給工件施加一定頻率的振動(dòng)使其內(nèi)應(yīng)力得以釋放,從而達(dá)到時(shí)效的目的。時(shí)效處理的目的,消除工件的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定組織和尺寸,改善機(jī)械性能等。
在機(jī)械生產(chǎn)中,為了穩(wěn)定鑄件尺寸,常將鑄件在室溫下長(zhǎng)期放置,然后才進(jìn)行切削加工。不銹鋼時(shí)效處理工藝,這種措施也被稱為時(shí)效。但這種時(shí)效不屬于金屬熱處理工藝。
絕大多數(shù)進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的合金,原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。在時(shí)效處理前進(jìn)行淬火,就是為了在加熱時(shí)使盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體,隨后在快速冷卻中溶解度雖然下降,但過(guò)剩的溶質(zhì)來(lái)不及從固溶體中分析出來(lái),而形成過(guò)飽和固溶體。為達(dá)到這一目的而進(jìn)行的淬火常稱為固溶熱處理。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)研究證實(shí),時(shí)效強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是從過(guò)飽和固溶體中析出許多非常細(xì)小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物,也可能是過(guò)飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集),形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。
在時(shí)效處理前進(jìn)行固溶處理時(shí),加熱溫度必須嚴(yán)格控制,以便使溶質(zhì)原子能*大限度地固溶到固溶體中,同時(shí)又不致使合金發(fā)生熔化。不銹鋼時(shí)效處理工藝,許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進(jìn)行人工時(shí)效處理,必須嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間,才能得到比較理想的強(qiáng)化效果。生產(chǎn)中有時(shí)采用分段時(shí)效,即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時(shí)間,然后在更高的溫度下再保溫一段時(shí)間。這樣作有時(shí)會(huì)得到較好的效果。
馬氏體時(shí)效鋼淬火時(shí)會(huì)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,形成馬氏體。馬氏體就是一種過(guò)飽和固溶體。這種鋼也可采用時(shí)效處理進(jìn)行強(qiáng)化。
低碳鋼冷態(tài)塑性變形后在室溫下長(zhǎng)期放置,強(qiáng)度提高,塑性降低,這種現(xiàn)象稱為機(jī)械時(shí)效。