退火工艺对锻态铁基合金组织性能的影响
浅谈锻造对金属组织和性能的影响
浅谈锻造对金属组织和性能的影响作者：张月莲来源：《新课程·教育学术》2010年第02期摘要:结合教学实践活动,本文就锻造生产过程中,拔长、镦粗、热变形加工、冷却和热处理几个方面对锻件机械性能产生的影响进行粗浅的探讨,从而提高锻造生产的合格率。
关键词:锻件机械性能影响在锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。
本文对不同情况下锻造对锻件机械性能的影响情况,针对教学实践中的情况,做如下探讨。
一、拔长对锻件机械性能的影响多次试验证明:钢锭锻比的大小对金属的强度指标影响不明显,对钢的塑性指标和冲击韧性值影响显著,特别对钢锭的轴心区域影响更大。
如钢锭的质量好(结构致密、组织均匀),锻件具有高的机械性能,所需锻比可减小。
相反钢锭的质量差(即钢锭的密实性小,结构不均匀),锻件的机械性能差,为改善铸造组织,提高机械性能,锻比要增大。
二、镦粗对锻件机械性能的影响镦粗对金属质量的影响与拔长相比没有原则上的区别。
但由于应力—变形状态的不同,尤其是金属流向的不同,促使镦粗对金属宏观组织和机械性能的影响与拔长相比不同,随着镦粗比的增加,顺着纤维流向金属的塑性指标和冲击韧性提高,而垂直于纤维流向的该值下降。
另外在镦粗体中难变形区金属的机械性能要低于强烈变形区金属的机械性能。
三、热变形加工对锻件机械性能的影响锻造用的原材料是铸锭,铸造组织的缺陷主要是:内部晶粒粗大且不均匀,组织疏松并有气泡、缩孔和微裂,化学成分偏析及非金属杂质分布不均匀等。
热变形加工能大大地改善铸造组织,使粗大柱状晶粒经塑性变形和再结晶后变成新的等轴细晶粒组织;疏松、空隙、微裂等缺陷在三向压应力状态下得到了压实或焊合;高熔点化合物被打碎并顺着金属变形方向呈碎粒状或链状分布,晶间低熔点杂质沿变形方向呈带状分布。
其结果使金属的塑性增加,机械性能得到提高。
不同工艺退火后TC4合金的力学性能
不同工艺退火后TC4合金的力学性能摘要：本文以钛合金TC4为研究对象，采用不同工艺进行退火处理，探究其在不同退火工艺下的力学性能变化情况。
通过拉伸试验评价不同工艺下的材料性能，并分析退火处理对TC4合金的力学性能及组织结构的影响。
结果显示，采用最优工艺进行退火处理后，TC4合金的力学性能得到了提高，其中以退火温度为900℃持温4小时的工艺表现最佳。
研究结果可为TC4合金的优化工艺提供依据。
关键词：钛合金TC4；退火；力学性能；组织结构正文：1. 引言钛合金由于其优异的性能被广泛应用于航空、航天、船舶、化工等领域，在制造高强、高刚性、高稳定性零部件上具有广泛应用前景 [1]。
钛合金的力学性能与微观组织结构密切相关，而退火处理是控制微观组织结构的关键因素之一。
因此，通过选择不同的退火工艺, 可以实现材料的优化性能。
2. 实验方法（1）制备样品本文选择工业常用的TC4合金，直径为6mm，长度为20mm，使用电解抛光技术制备出样品表面。
（2）退火处理对样品进行不同退火处理,采用的处理工艺参数如表1所示：表1不同退火工艺参数工艺名称退火温度/℃保温时间/h 冷却方式A 650 4 空气冷却B 750 4 空气冷却C 850 4 空气冷却D 900 4 空气冷却E 950 4 空气冷却（3）拉伸试验采用万能试验机对退火后的样品进行拉伸试验，根据试验数据计算出力学性能指标。
3. 结果与分析（1）金相组织观察图1展示两种退火工艺下TC4合金的金相组织图。
结论：退火处理对TC4合金的晶粒尺寸差异有影响，退火温度较高时晶粒尺寸变大，晶界比例增加。
（2）拉伸力学性能表2中列出了各退火工艺处理后TC4合金的拉伸试验数据：表2不同工艺下的TC4合金拉伸试验数据工艺名称抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 韧度A 625 420 18 32B 680 450 16 38C 710 500 10 25D 775 565 12 37E 740 530 7 15结论：采用最优工艺进行退火处理后，TC4合金的力学性能得到了提高，其中以退火温度为900℃持温4小时的工艺表现最佳。
正火，退火，淬火，回火分别对金属材料性能的影响
正⽕，退⽕，淬⽕，回⽕分别对⾦属材料性能的影响退⽕和回⽕的区别退⽕与回⽕的区别在于：（简单地说，退⽕就是不要硬度，回⽕还保留⼀定硬度）。
回⽕：⾼温回⽕所得组织为回⽕索⽒体。
回⽕⼀般不单独使⽤，在零件淬⽕处理后进⾏回⽕，主要⽬的是消除淬⽕应⼒，得到要求的组织，回⽕根据回⽕温度的不同分为低温、中温和⾼温回⽕。
分别得到回⽕马⽒体、屈⽒体和索⽒体。
其中淬⽕后进⾏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。
因此，⼴泛⽤于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。
回⽕后硬度⼀般为HB200－330。
退⽕：退⽕过程中发⽣得是珠光体转变，退⽕的主要⽬的是使⾦属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加⼯和最终热处理做准备。
去应⼒退⽕是为了消除由于塑性形变加⼯、焊接等⽽造成的以及铸件内存在的残余应⼒⽽进⾏的退⽕⼯艺。
锻造、铸造、焊接以及切削加⼯后的⼯件内部存在内应⼒，如不及时消除，将使⼯件在加⼯和使⽤过程中发⽣变形，影响⼯件精度。
采⽤去应⼒退⽕消除加⼯过程中产⽣的内应⼒⼗分重要。
去应⼒退⽕的加热温度低于相变温度，因此，在整个热处理过程中不发⽣组织转变。
内应⼒主要是通过⼯件在保温和缓冷过程中⾃然消除的。
为了使⼯件内应⼒消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。
⼀般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。
焊接件得加热温度应略⾼于600℃。
保温时间视情况⽽定，通常为2～4h。
铸件去应⼒退⽕的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷⾄300℃以下才能出炉空冷。
时效处理可分为⾃然时效和⼈⼯时效两种⾃然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发⽣，从⽽使残余应⼒消除或减少，⼈⼯时效是将铸件加热到550～650℃进⾏去应⼒退⽕，它⽐⾃然时效节省时间，残余应⼒去除较为彻底。
什么叫回⽕？回⽕是将淬⽕后的⾦属成材或零件加热到某⼀温度，保温⼀定时间后，以⼀定⽅式冷却的热处理⼯艺，回⽕是淬⽕后紧接着进⾏的⼀种操作，通常也是⼯件进⾏热处理的最后⼀道⼯序，因⽽把淬⽕和回⽕的联合⼯艺称为最终热处理。
退火工艺对钢材影响
退火工艺对钢材影响引言钢材是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、建筑工程、航空航天等领域。
在钢材的生产过程中，退火工艺是一种常用的热处理方法，可以改善钢材的性能和组织结构。
本文将探讨退火工艺对钢材的影响，包括退火工艺的基本原理、影响因素以及退火对钢材性能的改善等内容。
退火工艺的基本原理退火是通过加热和冷却的过程，使钢材达到一定的温度和时间条件下，产生一系列物理和化学变化，从而改善钢材的性能和组织结构。
退火工艺的原理主要包括以下几个方面：1.晶粒生长：在退火的过程中，钢材中的晶粒会得到生长，晶界得到清晰化，从而提高钢材的结晶性能。
2.化学分解：在退火的过程中，钢材中的碳、氧等元素会发生化学分解，有利于去除内部的气体和夹杂物，减少钢材的缺陷。
3.应力消除：在退火的过程中，钢材中的内部应力将得到消除，从而提高钢材的变形能力和抗拉强度。
退火工艺的影响因素退火工艺对钢材的影响受到多个因素的共同作用，主要包括以下几个方面：1.温度：退火的温度是影响钢材性能改善的重要因素，高温退火能够加速晶粒生长和化学分解的速度，提高钢材的机械性能；低温退火则能够提高钢材的硬度和耐磨性。
2.时间：退火的时间是决定钢材性能改善程度的关键因素，适当延长退火时间可以使晶粒生长和化学分解更加充分，从而提高钢材的力学性能和韧性。
3.冷却速度：退火后的冷却速度也会对钢材的性能产生影响，快速冷却可以加快晶粒的形成和固化过程，提高钢材的强度；缓慢冷却则有利于降低钢材的应力和提高韧性。
4.化学成分：钢材的化学成分也会影响退火的效果，例如高碳钢在退火过程中易产生大量的碳化物，从而提高硬度和耐磨性。
退火对钢材性能的改善退火工艺可以显著改善钢材的性能和组织结构，主要表现在以下几个方面：1.提高钢材的塑性：退火能够消除钢材中的内部应力，使其具有更好的变形能力和延展性，有利于钢材的加工和成形。
2.改善钢材的韧性：退火可以提高钢材的韧性，减少裂纹的产生和扩展，提高钢材的抗拉强度和抗冲击性能。
不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响
不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响引言：低合金钢是一种重要的工程材料，广泛用于制造各种结构件。
通过对低合金钢进行热处理，可以改善材料的显微组织和性能。
其中，退火工艺是常用的热处理方法之一。
本文将探讨不同退火工艺对低合金钢中小型型钢显微组织与性能的影响，并通过实验研究结果进行分析。
1. 退火工艺介绍退火是将材料加热到一定温度，然后以适当的速度冷却使其显微组织发生改变的过程。
不同的退火工艺参数能够实现不同的金相组织和性能调节效果。
2. 不同退火工艺对低合金钢显微组织的影响2.1 正火正火是将钢材加热到适当温度，保温一段时间后，以适当速度冷却。
正火可以显著调节低合金钢中的相组成和晶粒尺寸。
实验证明，正火工艺可使低合金钢中的粗晶铁碳相转变为细晶铁碳相，并有利于金相组织的均匀分布。
此外，正火还可引入适当的残余奥氏体，从而提高低合金钢的韧性和塑性。
2.2 淬火淬火是将钢材加热到适当温度，然后迅速冷却至室温。
淬火能使低合金钢中的碳化物溶解，形成具有高强度和硬度的马氏体组织。
淬火所得到的显微组织通常较为致密，但也容易形成脆性组织。
因此，在使用淬火退火工艺时，需要进一步进行回火来提高低合金钢的韧性。
2.3 调质退火调质退火是在淬火后，将钢材回火至一定温度范围内保温一段时间后冷却。
调质退火能够使低合金钢中的残余奥氏体转变为贝氏体组织，从而使材料具有良好的强韧性。
通过对调质退火工艺参数的调整，可以实现不同强度和韧性要求下的材料性能匹配。
3. 不同退火工艺对低合金钢性能的影响3.1 强度正火退火通常可以提高低合金钢的强度。
正火过程中的晶粒细化效应和相组成调节能够增强材料的强度。
淬火退火主要通过强化马氏体组织来提高材料的强度，同时也会降低材料的韧性。
3.2 韧性调质退火工艺能够显著提高低合金钢的韧性。
经过调质退火后的材料，贝氏体组织能够使材料同时具备较高的强度和较好的韧性。
在一些特定的应用条件下，韧性是低合金钢材料的重要性能指标。
300m退火工艺
300m退火工艺
300m退火工艺是指对300M高强度合金进行退火处理的工艺。
300M合金是一种高强度、高韧性的铁基合金，在航空航天、汽车制造和工程机械等领域有广泛应用。
300M退火工艺的目的是通过热处理改变合金的组织结构和性能，提高其韧性和可加工性。
具体的退火工艺可以包括以下步骤：
1. 加热：将300M合金加热到退火温度，一般在800℃至1000℃之间，具体温度取决于合金的成分和所需的性能。
2. 保温：将加热到退火温度的300M合金保持在该温度下一定时间，使其达到均匀的热平衡状态。
3. 冷却：将保温的300M合金缓慢冷却至室温，一般采用自然冷却或者控制冷却速率。
通过退火工艺，300M合金的晶粒尺寸得以增大，晶界得到清晰化，同时消除或减少合金中的应力和组织缺陷，从而提高其韧性和延展性。
退火还可以改善合金的加工性能，使其更容易进行机械加工和热处理。
需要注意的是，300M退火工艺的具体参数和步骤可能因合金成分、应用要求和设备条件而有所不同，因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整和优化。
不同退火工艺对低合金钢热轧薄宽钢带微观组织和性能的影响
不同退火工艺对低合金钢热轧薄宽钢带微观组织和性能的影响低合金钢是一种常用的结构材料，具有优良的机械性能和可焊性，被广泛应用于制造业领域。
然而，在生产过程中，低合金钢的热轧薄宽钢带往往需要经过退火处理，以消除残余应力并改善其微观组织和性能。
不同的退火工艺对低合金钢热轧薄宽钢带的微观组织和性能产生不同的影响，本文将就此进行探讨。
首先，我们来看不同退火工艺对低合金钢热轧薄宽钢带的微观组织的影响。
退火工艺通常包括不同的温度和保温时间组合。
高温退火可以促使低合金钢中形成晶粒长大和相转变，从而改善其塑性和可加工性。
在晶粒长大方面，高温退火可以使低合金钢中晶粒的平均尺寸增大。
当低合金钢经过热轧后，其微观组织中存在着大量的变形晶粒和残余应力。
通过高温退火，晶粒会发生再结晶过程，晶粒尺寸增大，从而减少了材料内部的残余应力。
这种晶粒长大效应可以提高材料的屈服强度和延伸率，从而增加低合金钢热轧薄宽钢带的可塑性。
另外，不同的退火工艺还会对低合金钢热轧薄宽钢带的相组成产生影响。
通过改变退火温度和时间，可以调控低合金钢中的相转变行为。
相转变是低合金钢中晶体结构发生改变的过程，不同相的形成会影响材料的力学性能。
例如，低温退火可以使低合金钢中的强韧性相增多，从而提高材料的韧性。
而高温退火则有利于相的析出，增加材料的硬度和强度。
除了微观组织的影响，不同退火工艺还会对低合金钢热轧薄宽钢带的性能产生影响。
其中最重要的性能参数包括屈服强度、延伸率和冲击韧性。
屈服强度是材料在受力情况下开始产生塑性变形的能力，通常通过材料的抗拉测试来评估。
通过合适的退火工艺，低合金钢的屈服强度可以得到有效的控制。
高温退火可以降低低合金钢的强度，并提高其延伸率，从而使其更加容易加工。
延伸率是材料在断裂前可以发生塑性变形的能力。
热轧薄宽钢带经过合适的退火处理后，晶粒尺寸增大，晶界的形态也发生变化，可以减少晶界的应力集中和晶界的脆性断裂现象，从而提高低合金钢的延伸率。
退火工艺对力学性能的影响
退火工艺对力学性能的影响退火工艺对材料的力学性能有着重要的影响，通过改变材料的晶体结构和微观形态，可以显著提高材料的力学性能，包括强度、韧性和硬度等方面。
首先，退火工艺可以消除材料中的内应力和缺陷，使其变得更加均匀和稳定。
在材料加工过程中，由于塑性变形和相互作用，会在材料内部形成一定的内应力和缺陷，如晶体错位、位错和金属间隙。
这些内应力和缺陷会降低材料的力学性能，特别是强度和韧性。
通过退火工艺，可以使内部应力和缺陷得到消除或减小，从而提高材料的力学性能。
其次，退火工艺还可以改善材料的晶体结构。
在加工过程中，材料的晶粒会变得细小和不规则，导致晶体之间的界面不平整和晶体内部的晶粒转变。
这些不规则性和转变会降低材料的强度和韧性。
通过退火工艺，可以使晶粒重新长大并达到更稳定的晶体结构，从而提高材料的力学性能。
此外，退火工艺还可以增强材料的位错密度。
位错是材料中的一种晶体缺陷，可以影响材料的变形行为和强度。
在加工过程中，材料的位错密度会增加，导致材料的塑性变形能力降低。
通过退火工艺，可以使位错在晶体中重新排列，降低位错密度，从而提高材料的强度和韧性。
此外，退火工艺还可以改变材料的晶体取向。
晶体取向是材料中晶格的排列方式，不同的晶体取向会影响材料的力学性能。
在加工过程中，晶体取向会发生变化，从而影响材料的强度、韧性和硬度等机械性能。
通过退火工艺，可以使晶体取向恢复到更为有利的状态，从而提高材料的力学性能。
总结起来，退火工艺通过消除内应力和缺陷、改善晶体结构和微观形态，以及提高位错密度和晶体取向，可以显著提高材料的力学性能。
通过合理的退火工艺参数和控制条件，可以根据具体材料的要求来调整材料的力学性能。
因此，在材料加工和制备过程中，退火工艺是不可或缺的一部分，可以为材料的力学性能提供有效的改善和提升。
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2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012 第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251退火工艺对锻态铁基合金组织性能的影响X
李红立,李先锋,孙敬锋,訾建新
(内蒙古自治区矿产实验研究所,内蒙古呼和浩特 010031)
摘 要:以50%锻造态的F eCr2.2C1.92M合金为原料,对其进行合理的退火处理,通过金相观察和硬度测试,研究退火温度及保温时间对其组织性能的影响,并探索其最佳退火工艺制度。
关键词:退火;退火温度;保温时间
中图分类号:T G156 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0103—02
铁——碳等多元合金,其共析转变发生在一个相当宽的温度范围内,并受成分、加热和冷却速度的影响[1]。
在共析转变温度范围内,存在着铁素体+奥氏体+石墨的稳定平衡和铁素体+奥氏体+渗碳体的准稳定平衡[1]。
在共析温度范围内的不同温度,都对应着铁素体和奥氏体的不同平衡数量[1]。
因此,改变加热温度、保温时间和冷却速度,可获得铁素体和珠光体不同数量和形态的基体组织,在较大范围内调节或改变材料的机械性能。
1 实验过程
将变形量为50%锻造态的FeCr2.2C1.92M合金加工成55m m×10mm×10mm的试样。
然后对样品进行合理的热处理工艺制度的探索。
A退火温度的影响:选取880℃、920℃、960℃和1000℃保温2h后随炉冷却。
B退火时间的影响:合适温度下,选取2h、4h、6h 和10h保温后随炉冷却。
将退火态的FeCr2.2C1.92M合金样品,在NEOPHOT——21的金相显微镜下进行金相观察分析;对其采用金刚石压头,147lN的压力条件下,在型号为HBRV U——187.5型布洛维光学硬度计进行硬度测试,每件样品测试5～8次,取其平均值。
2 实验结果及分析
2.1 退火温度对组织和硬度的影响
退火温度对第二阶段碳化物析出长大时间关系很大,既是影响扩散最主要的因素,又影响成核过程。
提高退火温度将使铁原子的自扩散速度增加[4,5]。
温度愈高,渗碳体稳定性愈低,成核的可能性愈大,孕育期缩短并急剧增加晶核数目,明显缩短退火周期。
但如果温度过高,引起过热现象,使材料力学性能下降,甚至还会引起材料氧化、过烧,故FeCr2.2C1.92M合金不宜采用1000℃以上的温度,一般在880℃～1000℃的温度范围内进行保温。
FeCr2.2C1.92M合金在不同温度条件下经过2h 退火后的金相显微组织,见图1。
从图中可以看出,经880℃2h退火(图1a)后,其基体中的大部分碳化物还没有被溶解进去,表明退火温度还不够;经920℃2h退火(图1b)后,相比前者碳化物溶解的数量较多,但还存在大块的碳化物没有完全被溶解,但有少量珠光体的形成;经960℃2h退火(图1c后),其基体中的碳化物的溶解程度达到饱和,同时还有二次碳化物的析出,形成了大量的珠光体组织;经1 000℃退火2h(图1d)后,晶粒粗大,已过热,从而大
大影响了材料的力学性能。
图1 F eCr2.2C1.92M合金在不同温度条件下
经过2h退火后的金相显微组织
a:880℃;b:920℃;c:960℃;d:1000℃
图2所示为不同退火保温条件下的硬度值曲线。
可以看出,880℃退火后,由于大量未溶解碳化物的存在,硬度相对较高。
但随着温度升高,被溶解碳化物数量增加,并伴随着珠光体量的增多,其硬度有一定的降低。
因此,在960℃退火后,消除了
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X收稿日期:2011-11-28
作者简介:李红立(1984-),内蒙古矿产实验研究所助理工程师,主要从事有色金属的选冶、复杂难选矿产资源选别工艺研究及非金属矿深加工研究、合金材料性能测试。
总第251期
内蒙古科技与经济
FeCr 2.2C 1.92M 合金在铸造时所产生的化学成分或组织不均匀;细化晶粒、改善碳化物形状,提高了组织均匀性,最终降低了F eCr 2.2C 1.92M 合金的硬度,便于切削加工。
综上所述,FeCr 2.2C 1.92M 合金最佳的退火温度为960
℃退火。
图2 F eCr 2.2C 1.92M 合金在不同退火保温条件下的硬度值变化曲线
2.2 保温时间对组织和硬度的影响
图3为FeCr 2.2C 1.92M 合金960℃保温不同时间得到的金相组织。
可以看出,锻态的F eCr 2.2C 1.92M 合金,共晶碳化物呈大块状,基体上只分布着少量弥散的粒状二次碳化物。
随加热保温时间的延长,
FeCr 2.2C 1.92M 合金的颗粒状碳化物增多,见图3b 、
图3c ,而且越来越小并且更加弥散分布。
但6h 和10h 退火后碳化物的分布及形状没有明显的改变,见图3d 和3e 。
在960℃保温6h 退火后颗粒状碳化物最小,分布最弥散,见图3d。
图3 F eCr 2.2C 1.92M 合金加热到960℃,
不同时间保温得到的金相组织a:锻态;b:2h;c:4h;d:6h;e:
10h
图4 F eCr 2.2C 1.92M 合金在960℃不同保温时间下硬度随时间变化的曲线
图4所示为F eCr 2.2C 1.92M 合金在960℃保温不同时间的条件下,硬度随时间变化的曲线。
从图4中可以看出,硬度随着保温时间的延长而减低。
从960℃保温2h ～6h,硬度值降低比较明显,到了10h,硬度值降低不明显。
综上所述,F eCr 2.2C 1.92M 合金最佳的退火保温时间为6h 。
3 结论
以50%锻造态的F eCr 2.2C 1.92M 合金为原料,对其进行合理的热处理工艺制定的探索,得到以下结论:¹随着退火温度的升高,溶解到基体中的碳化物数量增加,但是温度过高引起过热现象,致使晶粒粗大,影响材料的力学性能。
º随着保温时间的增长,弥散颗粒尺寸减小并且分布均匀,可以提高其力学性能。
»通过金相和硬度分析,得出锻态F eCr 2.2C 1.92M 合金最佳的退火制度为:960℃保温6h 。
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