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热处理作业指导书

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2020年4月19日
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热处理作业指导书

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发布日期： 07月 27日 实施日期： 07 月27日

热处理操作规程

1 定义及其目的

热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度，升到某一相应温度下保温一定时间以一定的速度冷却，改变其材料组织。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改进加工性能，获得尺寸的稳定性。

2 热处理工艺分类

2．1 退火：

2．1．1 定义：退火就是将材料加热到较高温度（一般700℃左右），保温一定时间，随炉冷却到室温的工艺。

2．1．2 目的：消除内应力，稳定尺寸，减少变形，增大塑性。

2．2 固溶处理：

2．2．1 定义：固溶处理就是把材料加热到尽可能高的温度（接近于共晶的熔点），在该温度下保持足够长的时间，并随后快速冷却。

2．2．2 目的：提高材料的强度和塑性，改进材料的耐腐蚀性能。

2．3 时效处理：

2．3．1 定义：时效处理就是将材料加热到某一温度，保温一定时间后出炉，在空气中缓慢冷却到室温的工艺。

2．3．2 分类：

2．3．2．1 不完全人工时效：它是采用比较低的时效温度或较短的保温时间，目的是为了获得优良的综合力学性能，即比较高的强度，良好的塑性和韧性。

2．3．2．2 完全人工时效 ：它是采用较高的时效温度和较长的保温时间。目的：获得最大的硬度，即得到最高的抗拉强度。

2．3．2．3 过时效：它是加热到更高温度下进行。目的：得到好的抗应力腐蚀性能或比较稳定的组织和几何尺寸。

3 热处理状态代号及意义参见下表：

表1 热处理状态代号、名称及特点

代号
热处理状态名称
目的

T1
人工时效
提高硬度，改进加工性能，提高TC4、TB1等材料的强度。

T2
退火
消除内应力，消除机加工引起的加工硬化，增加材料的塑性。

T4
固溶处理
提高强度和硬度，获得最高的塑性及良好的抗蚀性能。

T5
固溶处理+
用以获得足够高的强度，并保持有高的塑性，但抗蚀性下降。

不完全人工时效

T6
固溶处理+完全人工时效
用以获得最高的强度，但塑性及抗蚀性降低。

4 热处理工艺参数参见表1、表2：
表1 钛及钛合金消除应力退火和完全退火制度
合金类型
合金牌号
消除应力退火
完全退火工艺
温度/℃
时间/min
温度/℃
时间/min
α合金
TA1~TA4
500~600
15~60
680~720
30~120
TA5
550~650
15~60
800~850
30~120
TA7
550~650
15~120
750~850
30~120
β合金
TB1
480~650
15~240
800
30
TB2
480~650
15~240
800
30
α+β合金
TC1
550~650
30~60
700~750
30~120
TC2
550~650
30~60
700~750
30~120
TC3
550~650
30~240
700~800
60~120
TC4
550~650
30~240
700~800
60~120
TC6
550~650
30~120
750~850
60~120
TC10
550~650
30~240
760
120

表2 钛合金的固溶和时效工艺
合金类型
合金牌号
固溶工艺
时效工艺
温度/℃
时间/min
冷却方式
温度/℃
时间/h
冷却方式
β合金
TB1
800
30
水冷或
空冷
450+560
24+0.25
空冷+空冷
TB2
800
30
水冷或
空冷
500
8
空冷
α+β合金
TC4
850~950
30~60
水冷
480~560
4~8
空冷
TC6
860~900
30~60
水冷
540~580
4~12
空冷
TC10
850~900
60~90
水冷
500~600
4~12
空冷

5 热处理操作要点：

5．1 热处理用炉的准备：

5．1．1 检查热处理用炉及辅助设备。如供电系统、空气循环用风扇，自控仪表及热电偶插放位置是否正常、合格。

5．1．2 检查在正常工作条件下，炉膛各处温差是否在规定范围（±5℃）内。

5．1．3 起重设备是否正常、可靠。

5．2 装炉：

5．2．1 待处理的材料应按材料牌号、外廓尺寸、材料壁厚及热处理规范进行分类。

5．2．2 检查材料质量的单铸试棒，应与同炉浇注的材料同炉热处理。

5．2．3 中小型材料用专门的框架组成一批，一起装炉。大型材料应单个放在专用架上装炉。

5．3 加热及保温：

5．3．1 送电加热时，应同时开动风扇和控温仪表。

5．3．2 加热应当缓慢（一般为100℃/h）。对复杂材料，应在较低温度下装炉（300℃以下），并使加热至退火温度的时间为2小时左右。

5．3．3 在保温期间，应定时校正炉膛工作区域温度。

5．3．4 由于某种原因造成中断保温，在短期不能恢复工作时，应将材料出炉空冷。在排除故障后，再次装炉继续升温进行热处理，其总的保温时间应稍许延长。
5．4 出炉冷却：

5．4．1 保温结束后，用吊车或其它装置将材料迅速出炉，淬入规定冷却介质中冷却。
5．4．2 淬火转移时间是指从材料吊起到材料全部淬入介质中，总的时间最好不超过15S。
5．5 材料变形的校正：

5．5．1 材料变形应在热处理后立即校正，矫正模具和工具应在热处理前事先准备。
5．5．2 根据材料特点和变形情况选择相应的矫正方法，矫正时用力不宜过猛，要缓慢均匀。
5．6 时效操作：

5．6．1 需进行人工时效的材料，应在热处理后尽快进行。
5．6．2 装炉时，炉温不得超过时效温度。
5．6．3 将自动控温仪表定温，然后送电加热，开动风扇。
5．6．4 保温时间到后，断开电源。
5．7 重复热处理 ：当热处理的材料力学性能不符合要求时，可进行重复热处理，重复热处理的保温时间可酌情缩短，其次数不得超过两次。
5．8 技术安全及其它：

5．8．1 进行热处理操作时，操作者不得离开现场，切实注意观察温度和设备运转情况，穿戴好防护用品，做好原始记录。
5．8．2 在装炉和出炉前，必须切断电源。
6 热处理质量检查：

6．1 检查方法及项目：

6．1．1 目视检查：观察工件的表面状况，目的在于发现是否有共晶体的析出物引起的表面起泡、氧化变黑以及翘曲变形和裂纹等。
6．1．2 尺寸检查：检查材料的变形程度，尺寸是否符合规定的精度等级。
6．1．3 表面检查：表面裂纹、气孔、缩孔、夹渣和疏松等。
6．1．4 力学性能检查：检查材料本体的抗拉强度、屈服强度、伸长率或硬度是否符合技术标准 >标准要求。
6．1．5 金相检查：取试样，检查是否过烧和强化相是否溶解完全等。
6．2 热处理缺陷

6．2．1 热处理缺陷分类：力学性能不合格、退火不均匀、变形、裂纹及过烧。