發(fā)布時間： 2016年08月22日
第二節(jié) 熱處理
熱處理是通過加熱和冷卻固態(tài)金屬的操作方法來改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，并獲得所需金屬的物理、化學和力學性能的一種工藝。
熱處理的方法很多，但任何一種熱處理都是由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。熱處理工藝就是通過確定加熱溫度、保溫時間和冷卻介質(zhì)等參數(shù)，來達到改善材料性能的目的。
需要通過熱處理工藝來使焊接殘余應力松弛、淬硬區(qū)軟化，改善內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，降低氫量，提高耐腐蝕性、沖擊韌性、蠕變極限等。
一、常用熱處理方法
安裝工程施工中的熱處理一般分為焊前預熱和焊后熱處理兩部分。
(一)焊前預熱
預熱的作用在于提高焊接接頭溫度，減少焊縫金屬與母材間的溫差，降低焊縫冷卻速度，控制鋼材組織轉(zhuǎn)變，避免在熱影響區(qū)中形成脆性馬氏體，減輕局部硬化，改善焊縫質(zhì)量，同時由于預熱減緩熔池冷卻速度，有利于排氣、排渣，故可減少氣孔、夾渣等缺陷。
焊件是否需要預熱以及預熱溫度是多少，應根據(jù)鋼材的化學成分(淬硬性)、板厚、容器的結(jié)構(gòu)剛性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及環(huán)境溫度等綜合考慮。具體情況可參照有關(guān)規(guī)定。構(gòu)件尺寸不大時，可進行整體預熱;如構(gòu)件尺寸很大，整體預熱反而會增加溫度分布不均，對防止產(chǎn)生內(nèi)應力毫無好處。
通常情況下，當環(huán)境溫度低于O℃時，一般除有色金屬外都應進行適當預熱。對35#、45#鋼預熱溫度可選用150～250℃;含碳量再增高或工件剛性很大時，可將預熱溫度提高到250～400℃;局部預熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)150～200mm.對黃銅焊接時，當壁厚為5～15mm，其預熱溫度為 400～500℃;壁厚大于15mm時，預熱溫度升高到550℃。
(二)焊后熱處理
安裝工程施工中，常遇到的焊后熱處理過程主要有退火、回火、正火及淬火工藝。
1.鋼的退火工藝
根據(jù)鋼材的加熱溫度、保持時間及冷卻狀況可分為完全退火、不完全退火、去應力退火三種。
(1)完全退火。完全退火是將鋼件加熱到臨界點A c3(對亞共析鋼而言，是指珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、過剩相鐵素體也完全消失的溫度)以上適當溫度，在爐內(nèi)保溫緩慢冷卻的工藝方法。其目的是細化組織、降低硬度、改善加工性能及去除內(nèi)應力。完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、焊、軋制件等。
(2)不完全退火。不完全退火是將鋼件加熱到臨界點A c1～Ac3或Acm(Ac1是指碳素鋼加熱時，珠光體開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度;Acm是指過共析鋼中，珠光體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、過剩相滲碳體也全部溶解的溫度)之間適當溫度，保溫后緩慢冷卻的工藝方法。其目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除內(nèi)應力。常用于工具鋼工件的退火。
(3)去應力退火。去應力退火是將鋼件加熱到臨界點A c1以下適當溫度，保持一定時間后緩慢冷卻的方法。其目的是為了去除由于形變加工、機械加工、鑄造、鍛造、熱處理及焊接等過程中的殘余應力。對于焊接鋼件，一般其加熱溫度為500℃——550℃，保溫時間為2～4h.當薄壁、易變形件焊接時，退火溫度應低于下限溫度。
2.鋼的正火工藝
正火是將鋼件加熱到臨界點A c3或A cm以上適當溫度，保持一定時間后在空氣中冷卻，得到珠光體基體組織的熱處理工藝。其目的是消除、細化組織，改善切削加工性能及淬火前的預熱處理，也是某些結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。
正火較退火的冷卻速度快，過冷度較大，其得到的組織結(jié)構(gòu)不同于退火，性能也不同。如經(jīng)正火處理的工件其強度、硬度、韌性較退火為高，且生產(chǎn)周期短、能量耗費少，故在可能情況下，應優(yōu)先考慮正火處理。
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