第一篇：熱處理控制

9.1 總則

本章對產品熱處理過程進行控制，確保熱處理滿足設計圖樣、合同及顧客要求，達到國

家標準規定的技術要求。

9.2 內容及范圍

對鍋爐產品需要改善力學性能熱處理或零部件的焊后消除應力熱處理的質量要求和控制

程序做出規定，以確保達到預期的熱處理效果。適用于鍋爐產品和零部件的各種熱處理質量

控制。

9.3 管理職責

9.3.1 熱處理質量控制由檢驗部門歸口管理，技術、工藝、生產以及設備等部門予以配合。

熱處理質量實行焊接和熱處理責任工程師負責制，并接受質保工程師的監督和檢驗。

9.3.2技術部負責熱處理工藝文件的編制。

9.3.3生產部負責熱處理設備的管理與維護。

9.3.4檢驗部負責熱處理儀表的檢定和熱處理檢驗。

9.4質量控制

熱處理質量控制系統對熱處理工藝、熱處理設備、熱處理過程檢驗及熱處理報告等過程

進行控制。

9.4.1熱處理工藝

9.4.1.1 工藝員根據標準、圖樣設計的要求,?編制熱處理工藝，在編制熱處理工藝時，應考

慮支撐、加固的方法及裝爐位置、密封面的保護要求等。對于新材料、新工藝及特殊要求的熱處理工序，按《焊后熱處理管理制度》的規定程序和要求進行熱處理工藝試驗，經熱處理

責任工程師審核的熱處理工藝試驗報告，做為編制熱處理工藝的依據。

9.4.1.2熱處理工藝的更改按工藝文件的修改制度規定的程序執行。

9.4.1.3產品試板的放置位置應在工藝文件中給予規定。

9.4.1.4工藝文件編制后，應經焊接和熱處理責任工程師審核后執行。

9.4.2 熱處理設備

9.4.2.1 熱處理設備應符合有關規定，測溫點不得少于2個，并是經過驗收合格的熱處理設備。

9.4.2.2 熱處理設備應配備有自動記錄時間-溫度曲線的設施，且經過檢定是合格的。

9.4.3 熱處理過程檢驗

9.4.3.1檢驗人員對熱處理工藝執行情況應進行檢查監控，熱處理責任師監督熱處理工藝的貫

徹執行。

第二篇：熱處理

1．退火：指金屬材料加熱到適當的溫度，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結晶退火、去應力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組 織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。

2．正火：指將鋼材或鋼件加熱到或（鋼的上臨界點溫度）以上，30～50℃保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的 力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準備等。

3．淬火：指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一 定的時間，然后以適當的冷卻速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組 織準備等。

4．回火：指鋼件經淬硬后，再加熱到 Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷 卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等。

回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并 具有所需要的塑性和韌性等。

5．調質：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝。使用于調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。

6．滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

3.固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝

4.時效：合金經固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現象。

5.固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應力與軟化，以便繼續加工成型

6.時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化，提高強度

9.鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

11.釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝

第三篇：熱處理

1、馬氏體的組織形態主要有兩種類型,即板條狀馬氏體和片狀馬氏體.淬火鋼中形成的馬氏體形態主要與鋼的含碳量有關.板條狀馬氏體是低碳鋼,馬氏體時效鋼,不銹鋼等鐵系合金形成的一種典型的馬氏體組織,因其單元立體形狀為板條狀,故稱板條狀馬氏體.由于它的亞結構主要是由高密度的位錯組成,所以又稱位錯馬氏體;片狀馬氏體則常見于高,中碳鋼,每個馬氏體晶體的厚度與徑向尺寸相比很小其斷面形狀呈針片狀,故稱片狀馬氏體或針狀馬氏體.由于其亞結構主要為細小孿晶,所以又稱為孿晶馬氏體.一般當Wc<0.3%時,鋼在馬氏體形態同乎全為板條馬氏體;當Wc>1.0%時,則幾乎全為片狀馬氏體;當Wc=0.3%-1.0%時,為板條馬氏體和片狀馬氏體的混合物,隨含碳量的升高,淬火鋼中板條馬氏體的量下降,片狀馬氏體的量上升.高碳鋼在正常溫度淬火時,細小的奧氏體晶粒和碳化物都能使其獲得細針狀馬氏體組織,這種組織在光學顯微鏡下無法分辨稱為隱針馬氏體.2、（一）馬氏體的分解

從室溫到200℃左右范圍內回火時，馬氏體中一部分過飽和的碳以及細小的ε-碳化物（FexC或Fe2.4C）形式析出，并分布在馬氏體基體上，使馬氏體中的含碳量下降，體心正方的正方度c/a減小（即國飽和程度降低），使馬氏體熱處理的脆性下降，硬度稍降。此時組織為過飽和程度稍低的馬氏體和極細小的ε-碳化物組成的混合組織，稱為“回火馬氏體組織”，M回。

ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C轉變的過渡相。

（二）殘余奧氏體的轉變

約在200-300℃，馬氏體繼續分解的同時，殘余奧氏體也發生轉變，變成了下貝氏體組織。此時主要組織仍是回火馬氏體，但由于加熱溫度較高，馬氏體的過飽和程度進一步降低，組織的硬度降低，塑性提高。由于殘余奧氏體轉變為硬度較高的下貝氏體，因此鋼的硬度下降不大。此時組織為“回火馬氏體+下貝氏體”

（三）滲碳體形成和鐵素體恢復

約在300-400℃之間，α固溶體中過飽和的熱處理碳逐漸析出，ε-碳化物轉變為穩定的較小的Fe3C顆粒，α固溶體中的含碳量幾乎達到平衡成分，故馬氏體變成鐵素體（c/a≈1），體心正方晶格變成體心立方晶格，此時組織為“鐵素體與彌散在其中的細粒狀滲碳體的混合物”,稱為“回火屈氏體”，T回。

（四）滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結晶

約在400-650℃之間，滲碳體不斷聚集長大，內應力與晶格歪扭完全消除，組織是由鐵素體和球化的滲碳體所組成的混合物，稱為“回火索氏體”，S回。此時，碳固溶強化作用消失，強度取決于Fe3C質點的尺寸和彌散度。回火溫度越高，滲碳體質點越大，彌散讀越低，強度越低。

3、一、過熱現象

我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導致奧氏體晶粒的粗大，使零件的機械性能下降。

1.一般過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低，脆性轉變溫度升高，增加淬火時的變形開裂傾向。而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發生的）。過熱組織可經退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化。

2.斷口遺傳：有過熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細化，但有時仍出現粗大顆粒狀斷口。產生斷口遺傳的理論爭議較多，一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時這些夾雜物又會沿晶界面析出，受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。

3.粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時，以慢速加熱到常規的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。

二、過燒現象

加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現氧化或熔化，導致晶界弱化，稱為過燒。鋼過燒后性能嚴重惡化，淬火時形成龜裂。過燒組織無法恢復，只能報廢。因此在工作中要避免過燒的發生。

三、脫碳和氧化

鋼在加熱時，表層的碳與介質（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發生反應，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強度及耐磨性降低，而且表面形成殘余拉應力易形成表面網狀裂紋。

加熱時，鋼表層的鐵及合金與元素與介質（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發生反應生成氧化物膜的現象稱為氧化。高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現淬火軟點。

為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內碳勢）、火焰燃燒爐（使爐氣呈還原性）

四、氫脆現象

高強度鋼在富氫氣氛中加熱時出現塑性和韌性降低的現象稱為氫脆。出現氫脆的工件通過除氫處理（如回火、時效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

4、混合物的組分在濃度梯度的作用下由高濃度向低濃度的方向轉移的過程叫做傳質。在含有兩種或兩種以上組分的流體內部，如果有組分的濃度梯度存在，則每一種組分都有向其低濃度方向轉移，已減弱這種濃度不均勻的趨勢。

A傳質方式及歷程，物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散；傳質過程的方向及極限，一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系，條件的改變可破壞原有的平衡態；傳質過程推動力和速率，平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。

A、傳質方式及歷程

? 物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散。

B、傳質過程的方向及極限

? 一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系。? 條件的改變可、B、傳質過程推動力和速率

?平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。單位時間，單位相接觸面上傳遞的物質的量，mol/(㎡.s).? 傳質速率等于傳質系數乘以傳質推動力。? 破壞原有的平衡態。

相變的類型可以從三個不同的角度（即按熱力學關系、按結構變化和按動力學關系）來進行討論。

? 相變的熱力學規律是非常清楚的，在按熱力學關系討論相變問題時，系統的吉布斯自由能起了熱力學勢的作用。一級相變的自由能的一階導數在相變點是不連續的，因而熵和體積的變化不連續，說明它有相變潛熱。而二級相變中，熵和體積在相變點是連續的，而自由能的二階導數所確定的一些響應函數，如比熱容、壓縮率和膨脹率則有不連續的變化。在自然界中觀察到的相變多數是一級相變，合金和金屬中的相變也是如此。

從晶體學的觀點，闡明母相與新相在晶體結構上的差異，即按結構變化對相變進行分類，是對用熱力學關系進行分類的一個重要補充。

結構相變可以分重構型、位移型和有序無序型三種基本類型。重構型相變中，大量化學鍵被破壞，在重新組合后，新相和母相之間在晶體學上沒有明確的位向關系，而且原子的近鄰的拓撲關系也產生顯著的變化。這類相變經歷了很高的勢壘，相變潛熱很大，過程緩慢。這類相變屬于強一級相變。當然，液-固相變和氣-固相變也必然是重構型的。另外，還有位移型相變，在相變前后原子的近鄰的拓撲關系仍保持不變，相變過程不涉及化學鍵的破壞，新相與母相之間存在明確的晶體學位向關系，它經歷的勢壘很小，相變潛熱也很小甚至完全消失。因此位移型相變可能是二級相變或弱一級相變。還有一種位移相變，它以晶格切變為主，也可能涉及晶胞內原子的相對位移，這就是人們通常說的馬氏體相變，也是強一級相變。有序-無序相變在結構上往往涉及多組元固溶體中兩種或多種原子在晶格點陣上排列的有序化。這可以是二級相變或弱一級相變。

相變動力學的任務在于具體地描述相變的微觀機制，轉變途徑，轉變速率及一些物理參量對它們的影響。由于在相變的進程中，系統要經歷一系列非平衡態，所以要依靠物理動力學的理論和方法。

第四篇：熱處理

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第五篇：淺談焊后熱處理

淺談焊后熱處理

摘要：工程當中很多金屬材料都要求在焊接后對焊縫進行熱處理，熱處理技術日益成熟的今天不斷地在向智能化、自動化發展，但同樣也是多樣化的，我們需要對其進行深入的了解才能選擇合適的技術手段，本文所涉及到的內容是本人對焊后熱處理技術的理解與總結。關鍵字：熱處理 溫度 設備 加熱 加熱器

一 前言

熱處理實際上就是對固態金屬或合金采用適當方式加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結構與性能的加工方法，大體可分為整體熱處理、表面熱處理、化學熱處理三大類工藝，其中整體熱處理又分為退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。材料在焊接后為何要進行熱處理呢，原因就在于伴隨焊接施工必然會產生殘余應力，焊接殘余應力是由于焊接引起焊件不均勻的溫度分布，焊縫金屬的熱脹冷縮等原因造成的，要消除殘余應力的最通用的方法是高溫回火，即將焊件放在熱處理爐內加熱到一定溫度和保溫一定時間，利用材料在高溫下屈服極限的降低，使內應力高的地方產生塑性流動，彈性變形逐漸減少，塑性變形逐漸增加而使應力降低。焊后熱處理對金屬抗拉強度、蠕變極限的影響與熱處理的溫度和保溫時間有關。焊后熱處理對焊縫金屬沖擊韌性的影響隨鋼種不同而不同。

二 熱處理加熱設備的選擇

熱處理工序中的主要設備是加熱爐，可以分為燃料爐和電爐兩大類。

1.燃料爐。以固體、液體和氣體燃燒產生熱源，如煤爐、油爐和煤氣爐。它們靠燃燒直接發出的熱能量，大都屬一次能源，價值經濟、消耗低，但容易使工件表面脫碳和氧化。常用于一般要求的加熱工件和材料熱處理中，如回火、正火、退火和淬水。

2.電爐。以電為熱能源，即二次能源。按其加熱方法不同，又分為電阻爐和感應爐。根據加熱工件和材料不同，按工藝要求應配備不同形式的電加熱爐。

（1）電阻爐。主要由電阻體作為發熱元件和電爐。根據熱處理工藝的要求，可進行退火、正火、回火、淬火、滲碳氧化和氮化，也可解決無氧化問題。

（2）感應爐。通過電磁感應作用，使工件內產生感應電流，將工件迅速加熱。感應爐加熱是熱處理工藝中的一種先進方法，主要用于表面熱處理淬火，后來逐步擴大為用于正火、淬火、回火以及化學熱處理等，特別是對于一些特殊鋼材和有特殊工切要求的工件應用較多。

三 焊后熱處理的加熱方法

（1）感應加熱。鋼材在交變磁場中產生感應電勢，因渦流和磁滯的作用使鋼材發熱，即感應加熱。現在工程上多采用設備簡單的工頻感應加熱。

（2）輻射加熱。輻射加熱由熱源把熱量輻射到金屬表面，再由金屬表面把熱量向其他方向傳導。所以，輻射加熱時金屬內外壁溫度差別大，其加熱效果較感應加熱為差。輻射加熱常用火焰加熱法、電阻爐加熱法、紅外線加熱法。

四 焊后熱處理的施工分析

我公司在對焊縫進行熱處理時采用的是電阻加熱方式，通過ZWK-60Kw型溫控柜來控制溫度變化和保溫時間，以下內容是本人在實際工作后并參考有關資料總結出的經驗。

1、電加熱器選擇

⑴電加熱器型式的選擇

根據熱處理對象的結構形狀：一般規格相同管道對接焊縫多選用履帶式加熱器，對Ф75㎜以下的管道及幾何形狀復雜的焊接接頭的熱處理，選用繩形加熱器尤為方便，且繩形加熱器的熱效率比履帶式加熱器略高。

⑵電加熱器寬度確定

電加熱器的最小寬度取決于均勻加熱區的長度（溫度考核區域）和加熱寬度系數。均勻加熱區長度參照GBJ235—82確定。

⑶電加熱器長度選擇

對于環縫，選用的履帶式加熱器的組合長度應等于或小于焊縫的計算長度。因為電加熱器不允許自相重疊或相互覆蓋。否則將縮短加熱器使用壽命。甚至會燒毀。繩形加熱器的長度取決于焊縫周長、均勻加熱區長度和加熱寬度系數。它的長度應等于或大于其計算長度。⑷選用電加熱器時的注意事項

電加熱器之間可以并聯，亦可以串聯。額定電壓相同者可并聯，額定電流相同者可串聯。串聯時，各電加熱器額定電壓之和應等于或小于220伏。無論串聯或并聯，每相電加熱器額定電流之和不允許超過熱處理電源柜標稱額定電流。

選用電加熱器時，應力求保持三相負荷平衡。

2、電加熱器安裝

⑴履帶式電加熱器安裝

當待熱處理的焊縫較長時，加熱器在安裝前，需將數塊電加熱器預先按相序連接起來，使其總長等于或接近計算長度，這就是所謂履帶式電加熱器的“組合”。組合電加熱器時，電加熱器安裝，12#損傷。

為了使加熱區的溫度趨向均勻，水平焊接頭上安裝加熱器時，加熱器中線（垂直于管道軸線）必須自焊縫中心下移15~30㎜；對較大直徑管道或容器的垂直焊接接頭安裝電加熱器時，上、下部覆蓋的履帶式加熱器應安排單獨回路和測溫裝置控制。

⑵繩形加熱器安裝

繩形加熱器安裝也是以焊縫中心對稱纏繞，每根繩形加熱器兩端必須用—25×1.5㎜扁鋼抱箍卡緊,在方形或帶棱的結構件上安裝加熱器時,各棱角應先墊上耐熱絕緣墊,以防加熱器電熱纜接地短路。

為了使加熱區溫度趨向均勻，繩形加熱器在管徑大于ф245㎜垂直焊接焊頭上安裝時，應增大上部焊縫區中央的各圈之間的距離；同樣，在水平焊接接頭上安裝繩形加熱器，加熱器中心線應自焊縫中心下移15~30㎜；

幾何形狀復雜的焊接接頭和難以伸入的焊接接頭的熱處理，使用繩形加熱器尤為方便。管子帶閘閥的焊接接頭安裝加熱器時，應減少在閘閥部分各圈之間的距離。相應增大管子部分各圈之間距離。若管徑較大時，焊縫兩側應用兩組加熱器分別控制，以確保加熱區各部溫度均勻。

在最復雜的三通管焊接接頭和支管焊在主管上的焊接接頭上安裝加熱器時，應在三通各管部分別安裝加熱器，由三個測溫和加熱裝置分別控制各自的溫度。若管徑較小時，在主管兩側可以公用一組加熱器，在支管上應用另一組加熱器單獨控制。

壁厚不同的焊接接頭進行熱處理時，在壁厚較大的構件則應減小加熱器圈間距離，同樣應增大薄壁構件側圈間距離。有條件最好在焊縫兩側由兩組加熱器分別控制加熱。

3、保溫層安裝

為節省能源和使加熱區各部溫度均勻，電加熱器外圍必須安裝保溫層絕熱，保溫材料現多采用硅酸鋁玻璃纖維毯。保溫層厚一般為6~8㎝。

保溫毯寬度應比電加熱器寬增加200㎜左右，在保溫毯兩端和中間應用12#鐵絲進行捆扎。

4、熱電偶固定

檢測溫度的準確與否，最重要的因素之一是在熱處理的焊接接頭上選擇固定熱電偶的地點和固定熱電偶的方法。熱端必須放在焊縫表面或距焊縫不大于30㎜的地方。測溫熱電偶的數量取決于管徑及電加熱器的數量。熱電偶固定點的選擇應根據焊縫的空間位置（垂直的還是水平的）

5、接線

電加熱器的電源線截面應根據電加熱器的功率來選擇。ZWK-60Kw型溫控柜零線的截面積應不小于相線的截面積。具體的接線方法及操作方法應參閱溫控儀器的隨機說明書。

五 結語

為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理先用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝是必不可少的。合理的選用加熱設備和方法，并且控制好溫度的變化及保溫時間是熱處理質量好壞的關鍵因素，我們一定要在實際工作當中掌握好每一道工序才能保證工件的質量。

參考文獻：

[1] 王亞南，江建業.溫控儀控制焊縫熱處理工法.1990,7.[2] 熱處理主要加熱設備

[3] 焊后熱處理