合金相图详解（紧固件生产工艺——热处理）

100次浏览发布时间：2024-10-30 08:08:28

紧固件生产工艺，主要由原材料改制、毛坯成形、热处理、组合锁紧、表面处理以及包装挑选6个大步骤组成。

紧固件生产工艺流程如下图：

钢的热处理，就是热处理中常说的四把火--退火、正火、淬火和回火，是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺方法和过程。

其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

紧固件冷墩成形后的热处理，主要目的是通过淬火+回火，使工件获得良好的综合机械性能。

今天，螺丝君，介绍紧固件生产工艺系列文章的第 3 篇，解释紧固件生产中的热处理，需要了解的概念和定义，同时介绍常用的紧固件热处理参数和热处理设备-网带炉。

01 铁碳合金相图的有关概念

Fe-C合金相图是研究铁碳合金成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，是制定热加工工艺的依据，和紧固件热处理相关的概念和特征线：

由于加热的时候有过热度,冷却的时候有过冷度,所以，同一个相变点,加热和冷却不一样,因此,加热的时候用c表示,冷却的时候用r表示,所以，相应的有:加热Ac1、Ac3、Accm、，冷却Ar1、Ar3、Arcm。

热处理中的铁碳平衡图中的Ac1、Ac3、Accm等线，代表是铁碳合金材料组织转变的温度曲线，由于含碳量的不同，其转变温度是不同的。

02 淬火

淬火是将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。

淬火加热以得到细而均匀的奥氏体晶粒为目的，以便冷却后获得细小的马氏体组织。

钢的淬透性和淬硬性是钢淬火中的两个关键概念。

钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体深度的能力，是钢材自身属性，与选取得炉型、工艺无关，淬透性高低取决于钢的临界冷却速度。其大小通常用规定条件下淬火所获得的淬硬层深度来表示。淬硬层深度是从淬硬的工件表面量变至规定的硬度值处的垂直距离。
淬硬性是钢在理想状态下淬火后获得最高硬度的能力，取决于马氏体中的碳含量。

淬火加热温度和保温时间是淬火的关键。

亚共析钢的淬火加热温度通常为Ac3以上30～50℃；过共析钢的淬火加热温度通常为Ac1以上30～50℃。

在选者淬火冷却起始温度时，要综合考虑碳含量、合金元素、工件尺寸形状、加热方式、淬火介质和原始组织等因素。

保温时间，包括工件在炉内的升温时间、透热时间和组织转变所需要的时间，保温时间的长短与装炉量、炉型、工件尺寸、钢材成分及技术要求有关。

常用的淬火冷却介质，是水、油、熔盐和熔碱等。通常的淬火方法，包括单液淬火、双液淬火、马氏分级淬火和贝氏体等温淬火等。

03 回火

回火是将淬火后的钢件加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却至室温的热处理工艺。

回火目的是消除或降低应力，防止变形或开裂；稳定组织，稳定形状和尺寸，保证精度；调整强度、硬度、塑性和韧性等力学性能。

根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火，分为以下几种：

低温回火（150－250度），低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。
中温回火（350－500度），中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。
高温回火（500－650度），高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。