基本介紹
- 中文名：等溫熱處理
- 外文名：isothermal heat treatment
- 所屬門類：材料科學
- 所屬學科：材料加工工程
- 所屬領域：熱處理
- 適用對象：金屬材料
工作原理,發展情況,工藝參數,保溫溫度,保溫時間,
工作原理
等溫熱處理,是將工件在熱處理爐中加熱到淬火溫度,經充分加熱保溫後迅速投入硝鹽爐中進行等溫淬火,保持一定時間,使奧氏體分解為其他組織。根據不同工藝要求,鹽浴溫度可以進行調節,在硝鹽爐中可進行馬氏體、貝氏體和索氏體等等溫淬火，工件熱處理完畢出爐後在熱水中將殘餘硝鹽洗淨。工件在爐內的傳熱方式是輻射傳熱,加熱速度比在一般電爐中緩慢些,工件熱透需時較長,產生的熱應力較小,因而工件變形量小。工件在等溫淬火過程中,因為硝鹽是經過脫氧處理和真空脫氣處理,同時又嚴格的將鹽浴溫度控制在硝鹽分解溫度以下,所以當工件在完成由奧氏體組織分解為其他組織的過程中,避免了表面氧化。因此:等溫熱處理後的工件表面能夠保持金屬光澤。
發展情況
熱處理是冷軋鋼板到成品板過程中必不可少的工序，按照實驗鋼種不同、工藝不同、目標不同、套用不同等層次，介紹熱處理工藝的研究現狀。
等溫熱處理作為一種常見的熱處理手段，在研究溫度對組織的影響規律及力學性能改善方面有著優勢。北京科技大學王澤漢等通過對 C-Si-Mn 系 TRIP 鋼採用等溫退火工藝，分析了無碳化貝氏體板條和塊狀殘餘奧氏體對材料屈服強度、抗拉強度、伸長率及韌性等力學性能的影響，並獲得了具有 TRIP 效應的貝氏體基高強鋼。
武漢科技大學李念等研究了不同等溫時間、不同球化溫度下，預冷球化退火和常規球化退火工藝後 D2 鋼的組織性能變化，並分析了其組織中合金元素分布，得到了既能保證組織性能要求及碳化物球化程度，又能顯著縮短球化退火時間的預冷球化退火工藝。
上海大學歐陽劍雄等通過對冷卻速度和退火溫度對 SAE8620H 齒輪鋼中帶狀組織的影響的研究，指出了只有在變形量>27%時，變形組織才形成交替的元素偏析帶；影響帶狀組織最關鍵的因素是冷卻速度，適當快冷可抑制碳元素的偏析，掩蓋合金元素的帶狀偏析而得到較輕的帶狀組織。
選擇合適的熱處理工藝可以獲得預期的、有利的組織。北京科技大學董瑞等採用不同的退火工藝得到了多邊形鐵素體基 TRIP 鋼(TPF)、貝氏體鐵素體基TRIP 鋼（TBF）和回火馬氏體基 TRIP 鋼（TAM）3 種不同基體結構的 TRIP鋼，並對它們的顯微組織和力學性能進行研究。
山東大學馮銳以鐵素體-珠光體型鋼板為對象，採用 TMCP 工藝控制微合金碳氮化物的析出和過冷奧氏體的相變行為，分析了工業化生產和實驗室試軋的鋼板微觀組織和力學性能。研究了熱軋鋼板分層缺陷與連鑄坯中心偏析的繼承性關係，並從動力學和熱力學方面揭示了鋼板中異常偏析帶的形成機理。在此基礎上得出 TMCP 工藝、連鑄工藝、後期熱處理及合金成分對鋼板內部質量的影響規律。
北京科技大學張丹通過分段冷卻實驗，研究了冷卻速度和等溫溫度對GCr15Si Mn 軸承鋼中碳化物析出規律及 C、Cr、Mn 元素擴散規律的影響，分析了冷卻速度與網狀碳化物的關係，以及索氏體組織的形成原因，並得到了珠光體片層厚度和過冷度的經驗公式。
同時在工業生產中也不斷出現新的研究成果，如上海汽車集團股份有限公司賀小坤以國產低碳合金鋼 8620H 汽車齒輪產品為研究對象，進行鍛造餘熱等溫退火工藝試驗，並針對鍛造加熱溫度、鍛後恆溫溫度、恆溫後的冷卻方法、等溫轉變溫度及等溫時間等 5 個工藝要素，分別進行了工藝試驗，指出鍛造餘熱等溫退火工藝的關鍵要素是對晶粒度的控制。
亞洲重工集團有限公司任猛分析了現行的熱脫模鋼錠退火工藝存在的認識上的誤區，並推薦了幾種最佳化退火工藝新思路。
工藝參數
等溫熱處理中所用到的主要工藝參數有保溫溫度和保溫時間。
保溫溫度
保溫溫度是固相體積分數和平衡分配係數的函式。等溫熱處理溫度的確定按式計算。
其中：
Tm 純溶劑熔點 Tl合金液相線溫度
fs 固相體積分數 k 平衡分配係數
保溫時間
在熱處理中,時間是影響合金組織和性能的一個重要參數,它是指為達到熱處理工藝要求而恆溫保持的一段時間,而保溫時間完全取決於熱處理本身的工藝要求,如是否需要獲得均勻的固溶體,是否需要消除內應力,是否需要在恆溫過程中進行成分的擴散過程等。保溫時間一般需要根據實驗確定。
