[科普中国]-等温热处理

工作原理

等温热处理,是将工件在热处理炉中加热到淬火温度,经充分加热保温后迅速投入硝盐炉中进行等温淬火,保持一定时间,使奥氏体分解为其他组织。根据不同工艺要求,盐浴温度可以进行调节,在硝盐炉中可进行马氏体、贝氏体和索氏体等等温淬火，工件热处理完毕出炉后在热水中将残余硝盐洗净。工件在炉内的传热方式是辐射传热,加热速度比在一般电炉中缓慢些,工件热透需时较长,产生的热应力较小,因而工件变形量小。工件在等温淬火过程中,因为硝盐是经过脱氧处理和真空脱气处理,同时又严格的将盐浴温度控制在硝盐分解温度以下,所以当工件在完成由奥氏体组织分解为其他组织的过程中,避免了表面氧化。因此:等温热处理后的工件表面能够保持金属光泽。12

发展情况热处理是冷轧钢板到成品板过程中必不可少的工序，按照实验钢种不同、工艺不同、目标不同、应用不同等层次，介绍热处理工艺的研究现状。3

等温热处理作为一种常见的热处理手段，在研究温度对组织的影响规律及力学性能改善方面有着优势。北京科技大学王泽汉等通过对 C-Si-Mn 系 TRIP 钢采用等温退火工艺，分析了无碳化贝氏体板条和块状残余奥氏体对材料屈服强度、抗拉强度、伸长率及韧性等力学性能的影响，并获得了具有 TRIP 效应的贝氏体基高强钢。

武汉科技大学李念等研究了不同等温时间、不同球化温度下，预冷球化退火和常规球化退火工艺后 D2 钢的组织性能变化，并分析了其组织中合金元素分布，得到了既能保证组织性能要求及碳化物球化程度，又能显著缩短球化退火时间的预冷球化退火工艺。

上海大学欧阳剑雄等通过对冷却速度和退火温度对 SAE8620H 齿轮钢中带状组织的影响的研究，指出了只有在变形量>27%时，变形组织才形成交替的元素偏析带；影响带状组织最关键的因素是冷却速度，适当快冷可抑制碳元素的偏析，掩盖合金元素的带状偏析而得到较轻的带状组织。

选择合适的热处理工艺可以获得预期的、有利的组织。北京科技大学董瑞等采用不同的退火工艺得到了多边形铁素体基 TRIP 钢(TPF)、贝氏体铁素体基TRIP 钢（TBF）和回火马氏体基 TRIP 钢（TAM）3 种不同基体结构的 TRIP钢，并对它们的显微组织和力学性能进行研究。

山东大学冯锐以铁素体-珠光体型钢板为对象，采用 TMCP 工艺控制微合金碳氮化物的析出和过冷奥氏体的相变行为，分析了工业化生产和实验室试轧的钢板微观组织和力学性能。研究了热轧钢板分层缺陷与连铸坯中心偏析的继承性关系，并从动力学和热力学方面揭示了钢板中异常偏析带的形成机理。在此基础上得出 TMCP 工艺、连铸工艺、后期热处理及合金成分对钢板内部质量的影响规律。

北京科技大学张丹通过分段冷却实验，研究了冷却速度和等温温度对GCr15Si Mn 轴承钢中碳化物析出规律及 C、Cr、Mn 元素扩散规律的影响，分析了冷却速度与网状碳化物的关系，以及索氏体组织的形成原因，并得到了珠光体片层厚度和过冷度的经验公式。

同时在工业生产中也不断出现新的研究成果，如上海汽车集团股份有限公司贺小坤以国产低碳合金钢 8620H 汽车齿轮产品为研究对象，进行锻造余热等温退火工艺试验，并针对锻造加热温度、锻后恒温温度、恒温后的冷却方法、等温转变温度及等温时间等 5 个工艺要素，分别进行了工艺试验，指出锻造余热等温退火工艺的关键要素是对晶粒度的控制。

亚洲重工集团有限公司任猛分析了现行的热脱模钢锭退火工艺存在的认识上的误区，并推荐了几种优化退火工艺新思路。4

工艺参数等温热处理中所用到的主要工艺参数有保温温度和保温时间。5

保温温度保温温度是固相体积分数和平衡分配系数的函数。等温热处理温度的确定按式计算。

其中：

Tm 纯溶剂熔点 Tl合金液相线温度

fs 固相体积分数 k 平衡分配系数

保温时间在热处理中,时间是影响合金组织和性能的一个重要参数,它是指为达到热处理工艺要求而恒温保持的一段时间,而保温时间完全取决于热处理本身的工艺要求,如是否需要获得均匀的固溶体,是否需要消除内应力,是否需要在恒温过程中进行成分的扩散过程等。保温时间一般需要根据实验确定。