鋼的回火硬度(H)取決于回火溫度(T)和回火時間(t),三者之間存在著一定的函數關系,即H = f(T,t)。當 t為定值時,H和T的函數關系可劃分為四種類型:
1)直線型;
2)拋物線型;
3)冪函數型;
4)直線和冪函數的復合型。
因后兩種類型在使用時,計算和作圖極為不便,故大多數情況下,將其簡化為直線和拋物線型,用經驗方程可表示為:
H = a1 + k1 T
H = a2 + k2 T
其中,a1、a2、k1、k2為特定系數。
依據實際工藝試驗和有關參考文獻的數據,運用數理統計方法計算和修正,得出部分常用鋼種的回火方程。實踐證明,這些經驗公式具有重要的適用價值。
使用說明:
1)要求原材料化學成分及力學性能符合國家技術標準(GB、YB等),最大外經(或相對厚度)接近或小于淬火臨界直徑。
2)在淬火溫度、回火時間為定值的條件下,回火方程僅適用于常規淬火、回火工藝;不可用于亞溫淬火、復合熱處理、形變熱處理等工藝。
3)在熱處理過程中,還應選擇正確的淬火介質,使冷卻能力滿足工藝要求;鋼材按要求進行預備熱處理;
4)考慮到隨機因素的影響,鋼材熱處理后,回火實際硬度和溫度與計算所得數允許有5%的誤差。
回火處理是指將經過淬火硬化或正常化處理之鋼材在浸置於一低於臨界溫度一段時間后,以一定的速率冷卻下來,以增加材料之韌性的一種處理。從冶金原理,我們知道將經過淬火及正常化處理在放回中溫浸置(時效)一段時間,可促使一部分之碳化物析出,同時有可消除一部分因急速冷卻所造成之殘留應力,因此可提高材料之韌性與柔性。顯然回火處理之效果決定於回火溫度、時間即在冷卻速率等因素。
隨著回火溫度的提高材料之強度與硬度跟著降低,然而材料之延展性卻跟著提高。材料之耐衝性在300℃回火附近會有一顯著降低現象,此現象稱之為回火脆性。由於碳原子或合金元素之析出與時間有正比的關係,隨著回火時間的延長,材料之硬度會隨著降低。由於回火的溫度是低於相變化之臨界點,材料之強度不會與冷卻速率有關。然而由於回火脆化的原因,若材料在經過375~575℃間之冷卻速率太慢,容易有脆化的現象。這一點是在做回火處理時必須注意的。
一般填加合金元素於鋼中,主要之目的是增加鋼之硬化能力,亦即增大形成麻田散鐵之能力。由於合金元素(原子)之擴散能力較差,因此填加合金元素也就減慢了回火軟化速率。由於合金元素一般可分成兩種功用。第一種功用為非碳化物形成用,此類合金元素以鎳、硅及錳等。由於此類元素與碳化物之形成無關,因此對回火軟化無關。此類元素所造成之硬化效果,主要是靠固溶體硬化機構所達成的。另一類合金元素,例如鉻、鉬、鎢、釩等,由於其為碳化物形成之一份子,因此他們的擴散速率也就影響了回火軟化的速率。
文章來源:機加工前沿
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