资深刀友们都知道刀具制作过程中要经过热处理,也就是退火、正火、淬火、回火这四把火。而这四把火中最重要也是运用最多的,就是淬火和回火。
淬火是使刀具钢更硬的一种方法。先将刀具钢加热到一定温度,这个温度要根据钢材而定,如果实在没有经验可以加热到1050-1090°C之间,然后快速冷却。通过这个过程获得刀钢硬度。
其中的原理很简单。在奥氏体转化过程中,刀钢中的碳化物逐渐溶解,碳和铬析出并分布在钢基体中。当刀钢中有足够数量的碳化物溶解时,通过快速冷却钢材来保持这种状态,也就是淬火。淬火过程中,钢的结构组织由奥氏体转变为马氏体。随着微观结构转变,材料将变得更硬和耐磨,但也更脆。
为了降低脆性,提高韧性,就需要经过回火处理。通常将材料加热至175-350℃,回火约2小时,这样可使硬度达到53-63HRC,并在锐度保持性、耐磨性和韧性之间保持良好的平衡。
回火应在淬火后的合理时间内进行,最好在一小时左右进行,以减轻由硬化引起的脆性。还有至关重要的一点是,在开始回火之前,应该使刀片冷却至室温,否则马氏体的转变将会中断,削弱硬化结果。
回火的具体温度可以根据刀具的预期用途而定。回火温度越高,材料越软,韧性越高;回火温度越低,材料越硬,脆性越强。
例如,野营刀或生存刀可在350℃的温度下回火,以使其能够承受粗暴的操作而不会断裂;如果是期望刀具有良好锋利性和边缘保持性,则可在175°C下进行回火,以获得最大硬度。
回火温度低于175°C时,虽然会得到极高的硬度,但会导致材料非常脆。同样,也应避免高于350°C的回火温度,因为这会导致脆性和耐腐蚀性降低。另外需要注意,如果经过回火的刀片处在高于回火温度的温度下(例如在研磨过程中),则刀片的性能将受到影响。
正确地进行淬火和回火,将使成品刀片的硬度、韧性和耐腐蚀性之间达到良好的平衡。
回火的种类及应用
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根据工件性能要求的不同,按其回火温度的不同,可将回火分为以下几种:
(一)低温回火(150-250度)
低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火内应力和脆性,以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具,量具,冷冲模具,滚动轴承以及渗碳件等,回火后硬度一般为HRC58-64。
(二)中温回火(350-500度)
中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度,弹性极限和较高的韧性。因此,它主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35-50。
(三)高温回火(500-650度)
高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加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。
火焰在燃烧器内部燃烧的现象,并且会有很大的燃烧噪音。
产生的主要原因和处理方法是:
1、火孔内有污物,清除污物;火盖没放到位,重新放好;
2、压力输出低,调节减压阀燃气压力;
3、胶管受挤压,消除挤压现象;
4、风门调得太大,将风门调到正常燃烧状态;
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺,称为 “四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。 整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
1、淬火:是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变,得到马氏体(或 贝氏体)组织,然后配合以不同温度的回火,获得所需的力学性能。(注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用,通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工,以调整其组织及应力等。)
2、回火:为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。
3、退火:是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。
退火目的和作用:
(1)降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工;
(2)细化晶粒,消除因锻、焊等引起的组织缺陷,均匀钢的组织成分,改善 钢的性能或为以后的热处理作准备;
(3)消除钢中的内应力,以防止变形或开裂。
4、正火;是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
回火处理之效果决定于回火温度、时间即在冷却速率等因素。随着回火温度的提高材料之强度与硬度跟着降低,然而材料之延展性却跟着提高。
回火脆化现象
材料之耐冲性在300℃回火附近会有一显著降低现象,此现象称之为回火脆性。由于碳原子或合金元素之析出与时间有正比的关系,随着回火时间的延长,材料之硬度会随着降低。由于回火的温度是低于相变化之临界点,材料之强度不会与冷却速率有关。然而由于回火脆化的原因,若材料在经过375~575℃间之冷却速率太慢,容易有脆化的现象。若在300℃附近回火,亦有脆化的现象,这是由于不利之板状碳化物析出所造成的,这一点是在做回火处理时必须注意的。
添加合金元素
一般填加合金元素于钢中,主要之目的是增加钢之硬化能力,亦即增大形成麻田散铁之能力。由于合金元素(原子)之扩散能力较差,因此填加合金元素也就减慢了回火软化速率。由于合金元素一般可分成两种功用。第一种功用为非碳化物形成用,此类合金元素以镍、硅及锰等。由于此类元素与碳化物之形成无关,因此对回火软化无关。此类元素所造成之硬化效果,主要是靠固溶体硬化机构所达成的。另一类合金元素,例如铬、钼、钨、钒等,由于其为碳化物形成之一份子,因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。
回火:
又称配火。指将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度Ac1(加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度)的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。
或将淬火后的合金工件加热到适当温度,保温若干时间,然后缓慢或快速冷却。
回火的目的:
1、提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
2、减小或消除淬火钢件中的内应力,或者降低其硬度和强度,以提高其延性或韧性,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
3、淬火后的工件应及时回火,通过淬火和回火的相配合,才可以获得所需的力学性能以满足使用要求。
:回火炉的使用注意事项:
1、回火工件进炉前,将配电箱送电,将回头台车开出,检查仪器、仪表是否正常(设定温度值),风扇电机、加热器等是否完好。
2、装活时要求摆放整齐,不能歪斜,高度以进炉后不挂炉内电源并留有100毫米间距为宜。
3、回台车进炉时要慢行,观察进炉台车运行是否畅通,电源线是否有挂链受阻,进炉后将门关闭,升温开动风扇电机,调好温度,并以温度计来校正温度。
4、回火结束出炉时,首先将加热开关关闭再将风扇电机关闭,然后将门打开,将台车开出。
5、在装卸炉中产品完毕时必须检查热电偶是否插入回火炉中(热电偶是测量温度的数据值),同时千万注意别碰热电偶(工件不准与热电偶接触)。
6、回火炉在工作中每隔1小时,值班工作人员必须观察回火炉仪表温度是否正常。
7、电路出现故障或由于故障起火时,关闭电门灭火。当炉内着火时,立即将门打开将台车开出,关闭电门灭火。
8、电气系统出故障时,一律由电工维修,非电气人员严禁自行修理。
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