《航空材料無(wú)損檢測(cè)》課件-金屬熱處理與熱處理工藝缺陷

金屬熱處理與熱處理工藝缺陷航空材料無(wú)損檢測(cè)01概述02鋼的熱處理

04鋁合金熱處理

05鈦合金熱處理

目錄CONTENTS06金屬熱處理工藝缺陷03高溫合金熱處理

概述PART–01一、概述金屬熱處理是用加熱和冷卻改變固態(tài)金屬及合金組織和性能的工藝。加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速率和介質(zhì)的物理化學(xué)特性，是金屬熱處理的四個(gè)基本工藝參數(shù)。將工件按預(yù)定的“溫度一時(shí)間”曲線進(jìn)行加熱和冷卻，就可使組織和結(jié)構(gòu)改變到預(yù)定狀態(tài)，完成變性任務(wù)。如果還對(duì)介質(zhì)的物理化學(xué)特性進(jìn)行某種調(diào)控，則還可收到其他變性效果，如改變表面層的化學(xué)成分和組織、結(jié)構(gòu)，使表層具有特殊性能。鋼的熱處理

PART–02二、鋼的熱處理

鋼的大多數(shù)熱處理工藝可以歸入下列四大類：化學(xué)熱處理一般熱處理表面淬火熱處理退火、正火激光加熱淬火等感應(yīng)加熱表面淬火滲入非金屬元素（如滲碳、滲氮、碳氮共滲等）金屬與非金屬共滲（如鈦碳共滲、鈦氮共滲等）火焰加熱表面淬火滲入金屬元素（如滲鋁、滲鉻、鋁鉻共滲等）其他：形變熱處理、真空熱處理、控制氣氛熱處理等淬火、固溶處理回火、時(shí)效二、鋼的熱處理

（一）退火退火是將鋼或合金加熱到某一溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火后零件得到接近平衡狀態(tài)的組織，達(dá)到軟化的目的，以利于冷變形或機(jī)加工；改善物理、化學(xué)、力學(xué)性能，穩(wěn)定尺寸和形狀；改善組織，為后道工序作準(zhǔn)備。退火是常用的預(yù)備熱處理。退火主要工藝參數(shù)（包括加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間、冷卻速度和出爐溫度等）取決于材料成分和熱處理目的。真空退火爐退火工藝曲線二、鋼的熱處理

（二）正火正火是將鋼加熱到上臨界點(diǎn)Ac3或Accm以上30℃~50℃，保持適當(dāng)時(shí)間后，在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。正火主要用于預(yù)備熱處理，對(duì)于要求不高的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，也可以用正火作為最終熱處理。正火溫度二、鋼的熱處理

（三）淬火與固溶處理淬火是將鋼加熱到Ac?或Ac?以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后快速冷卻，獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。淬火后一般要回火，獲得要求的組織和性能。淬火加熱溫度二、鋼的熱處理

（三）淬火與固溶處理固溶處理是將合金加熱到高溫單相區(qū)，恒溫保持一定時(shí)間，使其他相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻以獲得過(guò)飽和固溶體的工藝。固溶處理在不銹鋼和高溫合金中應(yīng)用較多。廣義而言、淬火是固溶處理的一種。固溶處理與時(shí)效處理的工藝過(guò)程二、鋼的熱處理

（四）回火和時(shí)效處理回火：回火是將淬火零件重新加熱到下臨界點(diǎn)Ac1以下某一個(gè)溫度，保持一段時(shí)間，再以某種方式冷卻到室溫，使不穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織，獲得要求性能的工藝?；鼗鸬哪康氖菧p少或消除淬火應(yīng)力，提高塑性和韌性，得到強(qiáng)度與韌性良好配合的綜合性能，穩(wěn)定組織、形狀和尺寸?；鼗鸱椒ㄖ饕械蜏鼗鼗稹⒅袦鼗鼗?、高溫回火、多次回火、等溫回火、自行回火及局部回火等?；鼗鹄鋮s一般采用空氣中冷卻。時(shí)效：合金經(jīng)固溶處理或冷塑性加工后，在一定溫度下保持一定時(shí)間，組織和性能隨時(shí)間變化的現(xiàn)象，稱為時(shí)效。二、鋼的熱處理

（五）冷處理冷處理是將淬火零件從室溫繼續(xù)冷卻到更低的溫度，使組織中殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理操作。因此冷處理可看作是淬火的繼續(xù)。冷處理的目的是進(jìn)一步提高鋼的硬度和耐磨性，穩(wěn)定尺寸，提高鐵磁性，以及提高滲碳件的疲勞性能等。根據(jù)冷處理溫度的不同，冷處理可分為冰冷處理（0℃~-80℃）、中冷處理（-80℃~-150℃）和深冷處理（-150℃~-200℃）三種。高溫合金熱處理

PART–03三、高溫合金熱處理

高溫合金熱處理是利用高溫合金材料隨溫度變化發(fā)生組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的特性，以改善并控制其物理、力學(xué)性能的工藝。高溫合金的熱處理方法有擴(kuò)散退火、固溶處理、時(shí)效、中間處理和特殊熱處理等。擴(kuò)散退火（均勻化處理）的目的是使高溫合金錠化學(xué)成分均勻，減少元素偏析。固溶處理的目的是控制晶粒度；將析出相溶入基體。時(shí)效的目的是使晶內(nèi)析出細(xì)小彌散的強(qiáng)化相，同時(shí)也在晶界析出顆粒狀的強(qiáng)化相。中間處理的主要作用是改變晶界析出相的類型、形態(tài)和數(shù)量；許多高溫合金在固溶處理和時(shí)效處理之間加上一次或兩次中間處理。特殊熱處理包括彎曲晶界熱處理、形變熱處理和細(xì)化晶粒熱處理。鑄造高溫合金在凝固冷卻過(guò)程中強(qiáng)化相已大部分析出并長(zhǎng)大到一定尺寸，因此大部分不必進(jìn)行熱處理就可以使用。鋁合金熱處理

PART–04四、鋁合金熱處理

變形鋁合金的熱處理包括退火、淬火和時(shí)效。大多數(shù)鑄造鋁合金需要進(jìn)行熱處理強(qiáng)化；消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織和零件尺寸，也是鑄造鋁合金熱處理的目的。鈦合金熱處理

PART–05五、鈦合金熱處理

鈦合金熱處理是通過(guò)加熱、保溫和冷卻的方法，來(lái)改變鈦合金半成品和零件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善性能的過(guò)程。鈦合金的熱處理可以分為普通退火、特種退火（包括等溫退火、多重退火和β退火）和強(qiáng)化熱處理（固溶處理+時(shí)效）。普通退火是應(yīng)用最廣的退火方式，其目的是完全消除內(nèi)應(yīng)力并使金相組織均勻化。等溫退火的主要特點(diǎn)是獲得最穩(wěn)定的組織和均勻的性能。雙重退火的特點(diǎn)是有可能發(fā)生由于亞穩(wěn)定β相的分解而產(chǎn)生的強(qiáng)化過(guò)程，這些亞穩(wěn)定β相是在第一次加熱后被部分保留下來(lái)的；幾乎所有的在高溫下工作的鈦合金，都毫無(wú)例外地采用雙重退火。對(duì)于要求高溫抗蠕變性能的近α型鈦合金，允許在β相區(qū)進(jìn)行熱加工和熱處理，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)β脆性；β熱處理可以在不降低其他力學(xué)性能的同時(shí)，獲得最大的抗蠕變能力。強(qiáng)化熱處理是提高鈦合金半成品強(qiáng)度和塑性的有效方法。金屬熱處理工藝缺陷PART–06六、金屬熱處理工藝缺陷（一）鋼的熱處理常見(jiàn)缺陷鋼熱處理過(guò)程中可能產(chǎn)生的主要缺陷有：淬火變形和裂紋時(shí)效裂紋軟點(diǎn)氧化脫碳過(guò)熱過(guò)燒脫碳淬火裂紋過(guò)燒六、金屬熱處理工藝缺陷（二）高溫合金熱處理常見(jiàn)缺陷高溫合金熱處理常見(jiàn)缺陷有表面污染、變形、開(kāi)裂、顯微組織缺陷和硬度不合格等。包括：晶間氧化（晶間腐蝕）、表面成分變化（增碳、增氮、脫碳、脫硼等）、腐蝕點(diǎn)和腐蝕坑、氧化剝落、翹曲變形、裂紋、粗晶或混合晶粒、過(guò)熱和過(guò)燒、硬度不合格。淬火裂紋粗細(xì)混合晶粒六、金屬熱處理工藝缺陷（三）鋁合金熱處理常見(jiàn)缺陷熱處理在鋁合金加工制品中可能引起的缺陷有：淬火裂紋、銅擴(kuò)散、高溫氧化、過(guò)燒。2A12淬火過(guò)燒組織六、金屬熱處理工藝缺陷（五）無(wú)損檢測(cè)常見(jiàn)的熱處理工藝缺陷（四）鈦合金熱處理常見(jiàn)缺陷鈦合金熱處理常見(jiàn)缺陷有