金属表面热处理的基础知识,封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化

 冠霖     

一、概念:金属热处理:是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。


二、金属组织:


金属:具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小,富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。


金属表面热处理的基础知识,封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化


合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属组成,具有金属特性的物质。


相:合金中成份、结构、性能相同的组成部分。


固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体,固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。


固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象。


化合物:合金组元间发生化合作用,生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。


机械混合物:由两种晶体结构而组成的合金组成物,虽然是两面种晶体,却是一种组成成分,具有独立的机械性能。


铁素体:碳在a-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。


奥氏体:碳在g-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。


渗碳体:碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。


珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物(F+Fe3c含碳0.8%)


莱氏体:渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)


三、金属热处理工艺:


1、金属热处理工艺是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。


2、为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用*广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。


四、热处理的发展史:


在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770——前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。


公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。


随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206——公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15——0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。


金属表面热处理的基础知识,封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化


1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论,以及英国人奥斯汀*早制定的铁碳相图,为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时,人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法,以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。


1850——1880年,对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889——1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。


二十世纪以来,金属物理的发展和其它新技术的移植应用,使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901——1925年,在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳;30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控,以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法;60年代,热处理技术运用了等离子场的作用,发展了离子渗氮、渗碳工艺;激光、电子束技术的应用,又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。


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封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化


慧聪表面处理网讯:金属正火又称常化,是将金属工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30——50℃,保温一段时间后,从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。志盛威华高温封闭涂料专家指出,金属正火其目的是在于使金属晶粒细化和碳化物分布均匀化,去除材料的内应力,稳定工件的尺寸,防止金属变形与开裂。志盛威华高温涂料试验室测试,金属正火后产生的氧化铁皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO.其中,氧化铁皮*外层为Fe2O3,约占氧化铁皮厚度10%,阻止氧化作用;中间为Fe3O4,约50%,*里面与铁相接触为FeO,约40%。ZS-1021高温封闭防氧化涂料的使用范围较广,适用于普通碳素钢、合金结构钢、合金工具钢、渗碳钢、模具钢的防氧化、脱碳。


金属表面热处理的基础知识,封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化


金属淬火是将钢加热到临界点以上,保温后以大于临界冷却速度冷却,以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。在加热时,表层的碳与介质(或气氛)中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应,降低了表层碳浓度称为脱碳,脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低,而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。*终导致钢材不符合相应的要求,高温封闭防氧化涂料专家提出,在热处理加工时应避免这种现象。


高温氧化气氛下金属保护封闭涂料防止腐蚀氧化,无数实验和钢材工厂实地采用后证明,在高温条件下,涂层完好无损,钢板面积95%以上无氧化现象,整体效果非常理想。志盛威华公司的ZS-1021耐高温封闭氧化涂料用于金属热处理时的涂装,耐温可以达到2300℃,涂层致密,有效在高温下屏蔽氧化气氛和金属接触,氧阙值低,可以有效屏蔽空气中的氧气等腐蚀介质的渗入,使钢材在一个不接触腐蚀介质的环境中加热,能够避免钢铁在热处理时的氧化损失,减少了清除氧化皮的工序,并使工件的规格尺寸更为*,能够避免在热处理时由于脱碳造成的金属疲劳强度下降,延长钢铁使用寿命;高致密高耐温威华ZS-1021耐高温封闭氧化涂料能够避免金属在热处理时表面吸收气体,防止金属因吸氧而变脆,同时增强了金属热处理后的抗腐蚀能力。


金属表面热处理的基础知识,封闭涂料防止金属高温正火淬火退火过程中氧化


金属钢的退火是把钢加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡组织的热处理工艺。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件*终热处理作好组织准备。钢铁在高温处理中需要一定的保护措施,减少高温氧化的措施有:真空保护加热、可控气氛保护、涂料保护等,其中涂料保护是一种非常经济和有效的办法。北京志盛威华涂料公司针对工业中钢材高温氧化问题研制一种耐高温抗氧化涂料-ZS-1021耐高温封闭涂料,耐温*高可达2300℃,隔绝了空气和钢铁表面的接触,从而起到了保护作用,从而很好的保护了钢铁表面免受腐蚀氧化脱碳现象发生。


来源:慧聪表面处理网

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