CN111748674A - 一种基于金属热处理的回火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于金属热处理的回火工艺，属于回火处理领域，一种基于金属热处理的回火工艺，通过低温回火和高温回火的交叉进行，在低温回火时，通入惰性气体，带动自附着补缝颗粒下落并均匀附着在金属表面，此时外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，高温回火时，外临时包裹层逐渐熔化并汽化，其内部的补缝粉末以及缓脆绒毛一同留在金属表面，并凝结，可以在金属表面形成一层补缝层，一方面补缝粉末可以渗进因回火而在金属表面形成的裂缝内，从而显著降低回火后金属表面的裂缝率，另一方面，补缝层可以有效提高回火后金属表面的强度，有效弥补回火脆性对金属造成的影响。

Description

一种基于金属热处理的回火工艺
技术领域
本发明涉及回火处理领域，更具体地说，涉及一种基于金属热处理的回火工艺。
背景技术
回火处理，为冶炼钢铁的一种技法，是指将经过淬火硬化或正常化处理之钢材在浸置于一低于临界温度一段时间后，以一定的速率冷却下来，以增加材料之韧性的一种处理。根据冶金原理，将经过淬火及正常化处理在放回中温浸置（时效）一段时间，可促使一部分之碳化物析出，同时有可消除一部分因急速冷却所造成之残留应力，因此可提高材料之韧性与柔性。
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。
低温回火（150-250摄氏度）目的是在保证淬火后的高硬度和耐磨性的基础上，降低淬火应力，提高工件韧性。低温回火得到的是马氏体组织，硬度可达58-64HRC。常用于处理高碳工具钢、模具钢、滚动轴承及渗碳钢等零件。
中温回火（350-500摄氏度）得到的组织为回火托氏体，他具有高的弹性极限、屈服强度及屈强比，同时具有一定的塑性和韧性，硬度一般为35-45HRC。常作为各种弹簧的热处理。与中温碳化物之形成无关，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，由于其为促进碳化物形成的元素，因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。
高温回火（500-650摄氏度）通常把淬火后在进行高温回火处理称为调质处理。调质处理得到的是回火索氏体组织，具有良好的综合性能。在许多重要的机械结构件中，如受力比较复杂的连杆，重要的螺栓、齿轮及轴类零件，得到了广泛应用。中高碳钢调质处理后的硬度一般为200-350HBW。调质处理后的力学性能与正火相比，不仅强度高，而且塑性和韧性也较好。这是因为调制后得到的回火索氏体中的渗碳体呈颗粒状，而正火得到的索氏体中的渗碳体则呈片状，颗粒状的渗碳体对阻止断裂过程中裂纹的扩展比片状渗碳体更有利。
通常在回火后，金属表面往往会产生一定的裂缝，对回火后金属整体强度造成一定的影响，并且裂缝还容易导致其使用寿命的降低，同时在回火后，还容易对金属造成回火脆性，同样会对金属强度造成影响。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于金属热处理的回火工艺，它通过低温回火和高温回火的交叉进行，在低温回火时，通入惰性气体，带动自附着补缝颗粒下落并均匀附着在金属表面，此时外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，高温回火时，外临时包裹层逐渐熔化并汽化，其内部的补缝粉末以及缓脆绒毛一同留在金属表面，并凝结，可以在金属表面形成一层补缝层，一方面补缝粉末可以渗进因回火而在金属表面形成的裂缝内，从而显著降低回火后金属表面的裂缝率，另一方面，补缝层可以有效提高回火后金属表面的强度，有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于金属热处理的回火工艺，包括以下步骤：
S1、首先将经过退火、正火、淬火工艺的金属放入回火炉中，进行回火处理；
S2、交叉进行低温回火和高温回火，在高温回火和低温回火的温度间隙不断进行温度的来回循环改变；
S31、低温回火时，向回火炉的炉腔内通入惰性气体，从而带动半通透扭转杆（4）内的自附着补缝颗粒充满炉腔，并附着在金属表面；
S32、高温回火时，停止气体的通入，并通过静电发生器使半通透扭转杆（4）上起静电，吸附弥漫在炉腔内的自附着补缝颗粒，同时高温情况下，附着在金属表面的自附着补缝颗粒相互凝结，形成一层补缝层；
S4、重复S2-S31的过程2-3次，之后冷却至室温，完成金属的回火过程，后进行机械打磨抛光得到低裂缝的金属。
通过低温回火和高温回火的交叉进行，在低温回火时，通入惰性气体，带动自附着补缝颗粒下落并均匀附着在金属表面，此时外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，高温回火时，外临时包裹层逐渐熔化并汽化，其内部的补缝粉末以及缓脆绒毛一同留在金属表面，并凝结，可以在金属表面形成一层补缝层，一方面补缝粉末可以渗进因回火而在金属表面形成的裂缝内，从而显著降低回火后金属表面的裂缝率，另一方面，补缝层可以有效提高回火后金属表面的强度，有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
进一步的，所述S1中低温回火温度为270-300℃，高温回火温度为340-360℃
进一步的，所述S2中温度循环时温度变化的速度为5-15℃/min。
进一步的，所述回火炉包括回火炉本体，所述回火炉本体内部固定连接有用于夹持固定金属的夹持机构，所述半通透扭转杆固定连接在回火炉本体内部，且半通透扭转杆位于夹持机构正上方，所述回火炉本体左右两端均固定连接有通气管，所述通气管贯穿回火炉本体并与半通透扭转杆相通。
进一步的，所述自附着补缝颗粒填充在半通透扭转杆内，且自附着补缝颗粒在半通透扭转杆内填充度为-%，有效保证通过通气管向炉腔内通入气体时，气体能够充分与自附着补缝颗粒接触，进而便于带动自附着补缝颗粒从半通透扭转杆内溢出，有效保证在低温回火过程中，自附着补缝颗粒能够弥漫在炉腔内，进而使得自附着补缝颗粒能够较为均匀的附着在金属表面。
进一步的，所述半通透扭转杆朝向夹持机构的一侧为多孔结构，所述半通透扭转杆远离夹持机构的一侧为实心结构，使得通入惰性气体时，自附着补缝颗粒在气体的带动下，会向下蔓延，有效减少向上蔓延的情况发生，进而有效保证自附着补缝颗粒的使用效率，减少浪费率，且半通透扭转杆为隔热材料制成，半通透扭转杆可以有效保护其内部自附着补缝颗粒在没溢出前不易受到高温的影响。
进一步的，所述自附着补缝颗粒包括外临时包裹层，所述外临时包裹层内部包裹有金属微粉，所述外临时包裹层外端还固定连接有多个均匀分布的缓脆绒毛，且缓脆绒毛端部嵌入外临时包裹层内。
进一步的，所述补缝粉末与进行回火处理的所述金属为同一材质，使得补缝粉末附着在回火金属表面后，与金属表面的微裂缝的结合度更好，进而有效保护微裂缝不易继续增大，使得回火后得到的金属强度更高。
进一步的，所述外临时包裹层为热熔性材料制成，低温回火时，自附着补缝颗粒刚被释放时，外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，使得高温回火时，其逐渐熔化并汽化，从而使得内部的补缝粉末洒落或者留在金属表面，从而使得外临时包裹层不易影响到补缝层的形成，所述缓脆绒毛为高韧性的纤维材料制成，外临时包裹层热熔汽化后，缓脆绒毛与补缝粉末一同留在金属表面，使得缓脆绒毛能够同补缝粉末一起凝结，进而使得形成的补缝层强度更高，进一步有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案通过低温回火和高温回火的交叉进行，在低温回火时，通入惰性气体，带动自附着补缝颗粒下落并均匀附着在金属表面，此时外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，高温回火时，外临时包裹层逐渐熔化并汽化，其内部的补缝粉末以及缓脆绒毛一同留在金属表面，并凝结，可以在金属表面形成一层补缝层，一方面补缝粉末可以渗进因回火而在金属表面形成的裂缝内，从而显著降低回火后金属表面的裂缝率，另一方面，补缝层可以有效提高回火后金属表面的强度，有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
（2）S1中低温回火温度为270-300℃，高温回火温度为340-360℃
（3）S2中温度循环时温度变化的速度为5-15℃/min。
（4）回火炉包括回火炉本体，回火炉本体内部固定连接有用于夹持固定金属的夹持机构，半通透扭转杆固定连接在回火炉本体内部，且半通透扭转杆位于夹持机构正上方，回火炉本体左右两端均固定连接有通气管，通气管贯穿回火炉本体并与半通透扭转杆相通。
（5）自附着补缝颗粒填充在半通透扭转杆内，且自附着补缝颗粒在半通透扭转杆内填充度为-%，有效保证通过通气管向炉腔内通入气体时，气体能够充分与自附着补缝颗粒接触，进而便于带动自附着补缝颗粒从半通透扭转杆内溢出，有效保证在低温回火过程中，自附着补缝颗粒能够弥漫在炉腔内，进而使得自附着补缝颗粒能够较为均匀的附着在金属表面。
（6）半通透扭转杆朝向夹持机构的一侧为多孔结构，半通透扭转杆远离夹持机构的一侧为实心结构，使得通入惰性气体时，自附着补缝颗粒在气体的带动下，会向下蔓延，有效减少向上蔓延的情况发生，进而有效保证自附着补缝颗粒的使用效率，减少浪费率，且半通透扭转杆为隔热材料制成，半通透扭转杆可以有效保护其内部自附着补缝颗粒在没溢出前不易受到高温的影响。
（7）自附着补缝颗粒包括外临时包裹层，外临时包裹层内部包裹有金属微粉，外临时包裹层外端还固定连接有多个均匀分布的缓脆绒毛，且缓脆绒毛端部嵌入外临时包裹层内。
（8）补缝粉末与进行回火处理的金属为同一材质，使得补缝粉末附着在回火金属表面后，与金属表面的微裂缝的结合度更好，进而有效保护微裂缝不易继续增大，使得回火后得到的金属强度更高。
（9）外临时包裹层为热熔性材料制成，低温回火时，自附着补缝颗粒刚被释放时，外临时包裹层热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，使得高温回火时，其逐渐熔化并汽化，从而使得内部的补缝粉末洒落或者留在金属表面，从而使得外临时包裹层不易影响到补缝层的形成，缓脆绒毛为高韧性的纤维材料制成，外临时包裹层热熔汽化后，缓脆绒毛与补缝粉末一同留在金属表面，使得缓脆绒毛能够同补缝粉末一起凝结，进而使得形成的补缝层强度更高，进一步有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的回火后形成补缝层的金属部分的结构示意图；
图3为本发明的回火炉的结构示意图；
图4为本发明的自附着补缝颗粒弥漫在炉腔内时的结构示意图；
图5为本发明的自附着补缝颗粒的结构示意图。
图中标号说明：
1回火炉本体、2夹持机构、3通气管、4半通透扭转杆、5外临时包裹层、6金属粉末、7缓脆绒毛。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于金属热处理的回火工艺，包括以下步骤：
S1、首先将经过退火、正火、淬火工艺的金属放入回火炉中，进行回火处理；
S2、交叉进行低温回火和高温回火，在高温回火和低温回火的温度间隙不断进行温度的来回循环改变；
S31、低温回火时，向回火炉的炉腔内通入惰性气体，从而带动半通透扭转杆4内的自附着补缝颗粒充满炉腔，并附着在金属表面；
S32、请参阅图4，高温回火时，停止气体的通入，并通过静电发生器使半通透扭转杆4上起静电，吸附弥漫在炉腔内的自附着补缝颗粒，请参阅图2，图中a表示回火金属、b表示裂缝，同时高温情况下，附着在金属表面的自附着补缝颗粒相互凝结，形成一层补缝层；
S4、重复S2-S31的过程2-3次，之后冷却至室温，完成金属的回火过程，后进行机械打磨抛光得到低裂缝的金属。
S1中低温回火温度为270-300℃，高温回火温度为340-360℃，S2中温度循环时温度变化的速度为5-15℃/min。
请参阅图3，回火炉包括回火炉本体1，回火炉本体1内部固定连接有用于夹持固定金属的夹持机构2，半通透扭转杆4固定连接在回火炉本体1内部，且半通透扭转杆4位于夹持机构2正上方，回火炉本体1左右两端均固定连接有通气管3，通气管3贯穿回火炉本体1并与半通透扭转杆4相通，自附着补缝颗粒填充在半通透扭转杆4内，且自附着补缝颗粒在半通透扭转杆4内填充度为65-85%，有效保证通过通气管3向炉腔内通入气体时，气体能够充分与自附着补缝颗粒接触，进而便于带动自附着补缝颗粒从半通透扭转杆4内溢出，有效保证在低温回火过程中，自附着补缝颗粒能够弥漫在炉腔内，进而使得自附着补缝颗粒能够较为均匀的附着在金属表面，半通透扭转杆4朝向夹持机构2的一侧为多孔结构，半通透扭转杆4远离夹持机构2的一侧为实心结构，使得通入惰性气体时，自附着补缝颗粒在气体的带动下，会向下蔓延，有效减少向上蔓延的情况发生，进而有效保证自附着补缝颗粒的使用效率，减少浪费率，且半通透扭转杆4为隔热材料制成，半通透扭转杆4可以有效保护其内部自附着补缝颗粒在没溢出前不易受到高温的影响。
请参阅图5，自附着补缝颗粒包括外临时包裹层5，外临时包裹层5内部包裹有金属微粉，外临时包裹层5外端还固定连接有多个均匀分布的缓脆绒毛7，且缓脆绒毛7端部嵌入外临时包裹层5内，补缝粉末与进行回火处理的金属为同一材质，使得补缝粉末附着在回火金属表面后，与金属表面的微裂缝的结合度更好，进而有效保护微裂缝不易继续增大，使得回火后得到的金属强度更高，外临时包裹层5为热熔性材料制成，低温回火时，自附着补缝颗粒刚被释放时，外临时包裹层5热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，使得高温回火时，其逐渐熔化并汽化，从而使得内部的补缝粉末洒落或者留在金属表面，从而使得外临时包裹层5不易影响到补缝层的形成，缓脆绒毛7为高韧性的纤维材料制成，外临时包裹层5热熔汽化后，缓脆绒毛7与补缝粉末一同留在金属表面，使得缓脆绒毛7能够同补缝粉末一起凝结，进而使得形成的补缝层强度更高，进一步有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
通过低温回火和高温回火的交叉进行，在低温回火时，通入惰性气体，带动自附着补缝颗粒下落并均匀附着在金属表面，此时外临时包裹层5热熔，具有一定的粘性，从而可以有效增大其与金属表面的附着度，高温回火时，外临时包裹层5逐渐熔化并汽化，其内部的补缝粉末以及缓脆绒毛7一同留在金属表面，并凝结，可以在金属表面形成一层补缝层，一方面补缝粉末可以渗进因回火而在金属表面形成的裂缝内，从而显著降低回火后金属表面的裂缝率，另一方面，补缝层可以有效提高回火后金属表面的强度，有效弥补回火脆性对金属造成的影响。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先将经过退火、正火、淬火工艺的金属放入回火炉中，进行回火处理；
S2、交叉进行低温回火和高温回火，在高温回火和低温回火的温度间隙不断进行温度的来回循环改变；
S31、低温回火时，向回火炉的炉腔内通入惰性气体，从而带动半通透扭转杆（4）内的自附着补缝颗粒充满炉腔，并附着在金属表面；
S32、高温回火时，停止气体的通入，并通过静电发生器使半通透扭转杆（4）上起静电，吸附弥漫在炉腔内的自附着补缝颗粒，同时高温情况下，附着在金属表面的自附着补缝颗粒相互凝结，形成一层补缝层；
S4、重复S2-S31的过程2-3次，之后冷却至室温，完成金属的回火过程，后进行机械打磨抛光得到低裂缝的金属。
2.根据权利要求1所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述S1中低温回火温度为270-300℃，高温回火温度为340-360℃。
3.根据权利要求2所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述S2中温度循环时温度变化的速度为5-15℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述回火炉包括回火炉本体（1），所述回火炉本体（1）内部固定连接有用于夹持固定金属的夹持机构（2），所述半通透扭转杆（4）固定连接在回火炉本体（1）内部，且半通透扭转杆（4）位于夹持机构（2）正上方，所述回火炉本体（1）左右两端均固定连接有通气管（3），所述通气管（3）贯穿回火炉本体（1）并与半通透扭转杆（4）相通。
5.根据权利要求4所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述自附着补缝颗粒填充在半通透扭转杆（4）内，且自附着补缝颗粒在半通透扭转杆（4）内填充度为65-85%。
6.根据权利要求5所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述半通透扭转杆（4）朝向夹持机构（2）的一侧为多孔结构，所述半通透扭转杆（4）远离夹持机构（2）的一侧为实心结构，且半通透扭转杆（4）为隔热材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述自附着补缝颗粒包括外临时包裹层（5），所述外临时包裹层（5）内部包裹有金属微粉，所述外临时包裹层（5）外端还固定连接有多个均匀分布的缓脆绒毛（7），且缓脆绒毛（7）端部嵌入外临时包裹层（5）内。
8.根据权利要求7所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述补缝粉末与进行回火处理的所述金属为同一材质。
9.根据权利要求7所述的一种基于金属热处理的回火工艺，其特征在于：所述外临时包裹层（5）为热熔性材料制成，所述缓脆绒毛（7）为高韧性的纤维材料制成。
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