解析鋼結(jié)構(gòu)中的熱處理
2020-07-14 09:17 陜西鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)公司
鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，施以不同的加熱、保溫和冷卻措施，改變其內(nèi)部組織構(gòu)造，達(dá)到改善鋼材性能的一種加工工藝。鋼材的普通熱處理主要包括：退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。
應(yīng)用非常廣泛的熱處理工藝有退火和正火，其可以消除加工硬化、軟化鋼材、細(xì)化晶粒和改善組織，以提高鋼的機(jī)械性能，消除殘余應(yīng)力，以防止鋼構(gòu)件的變形和開裂，為進(jìn)一步的熱處理作好準(zhǔn)備。對一般低碳鋼和低合金鋼而言，其操作方法是：在爐中將鋼材加熱到850℃—900℃，保溫一段時(shí)間后，若隨爐溫冷至到500℃以下，再放至空氣中冷卻的工藝稱為完全退火;若保溫后爐中取出在空氣中冷卻的工藝稱為正火。正火的冷卻速度比退火快，正火后的鋼材組織比退火細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。如果鋼材在終止熱軋時(shí)的溫度正好控制在上術(shù)范圍內(nèi)，可以得到正火的效果，稱為控軋。如果熱軋卷板的成卷溫度正好在上述范圍內(nèi)，則卷板內(nèi)部的鋼材可以得到退火的效果，鋼材會(huì)變軟。
還有一種卻應(yīng)力退火，又稱低溫退火，主要用來消除鑄件、熱軋件、鍛件、焊接件和冷加工件中殘余應(yīng)力。去應(yīng)力退火的操作是將鋼構(gòu)件隨爐緩慢加熱到500℃—600℃，經(jīng)一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻到300℃—200℃以下出爐。鋼在去應(yīng)力退火過程中并無組織變化，殘余應(yīng)力是在加熱、保溫和冷卻過程中消除的。
淬火工藝是將鋼構(gòu)件加熱到900℃以上，保溫后快速在水中或油中冷卻。在極大的冷卻速度下原子來不及擴(kuò)散，因此含有較多碳原子的面心立方晶格的奧氏體，以無擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚舆^飽和的a鐵固溶體，稱為馬氏體。由于a鐵的含碳量是過飽和狀態(tài)，從而使體心立方晶格被撐長為歪曲的體心正方晶格。晶格的畸變增加了鋼材的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)使塑性和韌性降低。馬氏體是一種不穩(wěn)定的組織，不宜用于建筑結(jié)構(gòu)。
回火工藝是將淬火后的鋼材加熱到某一溫度進(jìn)行保溫，而后在空氣中冷卻。其目的是消除殘余應(yīng)力，調(diào)整強(qiáng)度和硬度，減少脆性，增加塑性和韌性，形成較穩(wěn)定的組織。將淬火后的鋼材加熱到500℃—650℃，保溫后在空氣中冷卻，稱為高溫回火。高溫回火后的馬氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體和粒狀滲碳體的機(jī)械混合物，稱為索氏體。索氏體鋼具有強(qiáng)度、韌性都較好的綜合機(jī)械性能。通常稱淬火加高溫回火的工藝為調(diào)質(zhì)處理。強(qiáng)度較高的鋼材，如Q420中的C、D、E級鋼和高強(qiáng)度螺栓的鋼材都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。
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