金屬熱處理:時(shí)效處理
發(fā)布者：yflwzj 發(fā)布時(shí)間：2013-01-16 08:05:36
將淬火后的金屬工件置于室溫或較高溫度下保持適當(dāng)時(shí)間﹐以提高金屬強(qiáng)度的金屬熱處理工藝。室溫下進(jìn)行的時(shí)效處理是自然時(shí)效﹔較高溫度下進(jìn)行的時(shí)效處理是人工時(shí)效。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期放置﹐然后才進(jìn)行切削加工。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。
20世紀(jì)初葉﹐德國工程師A.維爾姆研究硬鋁時(shí)發(fā)現(xiàn)﹐這種合金淬火后硬度不高﹐但在室溫下放置一段時(shí)間后﹐硬度便顯著上昇﹐這種現(xiàn)象后來被稱為沉淀硬化。這一發(fā)現(xiàn)在工程界引起了極大興趣。隨后人們相繼發(fā)現(xiàn)了一些可以采用時(shí)效處理進(jìn)行強(qiáng)化的鋁合金﹑銅合金和鐵基合金﹐開創(chuàng)了一條與一般鋼鐵淬火強(qiáng)化有本質(zhì)差異的新的強(qiáng)化途徑──時(shí)效強(qiáng)化。
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昇而增大。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﹐但過剩的溶質(zhì)來不及從固溶體中分析出來﹐而形成過飽和固溶體。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)過長期反復(fù)研究證實(shí)﹐時(shí)效強(qiáng)化的實(shí)質(zhì)是從過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)原子能最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。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)會得到較好的效果。
馬氏體時(shí)效鋼淬火時(shí)會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變﹐形成馬氏體。馬氏體就是一種過飽和固溶體。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。
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