HIP热等静压工艺处理

热等静压(HIP———Hot Isostatic Pressing)工艺:

是一种以氮气、氩气等惰性气体为传压介质,将制品放置到密闭的容器中,在900～2000℃温度和100~200 MPa压力的共同作用下,向制品施加各向同等的压力,对制品进行压制烧结处理的技术。HIP技术研究是1955年由美国Battelle研

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百科名片

热等静压(hot isostatic pressing，简称HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000 ~2000℃，通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，工作压力可达200MPa。在高温高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压。故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。

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发展史

自20世纪50年代中期美国巴蒂尔(Battelle)研究所为研制核反应材料而开发HIP技术以来。由于其在生产加工难度较大且质量要求较高的材料及构件中展现出独特优势，受到了人们的广泛关注。经过近半个世纪的发展，随着热等静压设备性能的不断改进完善，HIP技术现已在硬质合金烧结、钨铝钛等难熔金属及合金的致密化、产品的缺陷修复、大型及异形构件的近净成形、复合材料及特种材料的生产加工等方面得到了广泛应用。

编辑本段热等静压设备的结构性能

热等静压设备主要由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、冷却系统和计算机控制系统组成，其中高压容器为整个设备的关键装置。目前。先进的热等静压机为预应力钢丝缠绕的框架式结构。高压容器的端盖与缸体间的连接采用无螺纹设计，因简体和框架均采用钢丝预应力缠绕，所获的负预应力可通过计算确定，即使当装置处于工作的最大压力状态时，其强大的应力也是由预应力缠绕钢丝所承受，即应力被集中消除，承载区域独立安全。同时钢丝缠绕还起到防爆和屏障的作用。因此，这种结构的热等静压机在高温高压(2000摄氏度200MPa)的工作条件下，无需外加任何特殊的防护装置，与老式的螺纹连接结构(端盖与缸体间)的热等静压机相比，不但设备的结构紧凑，而且有效地保证了生产的安全性。加热炉负责提供热等静压所必需的热量，通常为电阻式加热炉，可视不同温度档的要求，采用不同的电阻材料，如最高工作温度为1450℃条件时可用钼丝加热炉，为2000％条件时可用石墨加热炉。目前在先进的热等静压设备中，加热炉的安装方式为插入式，加热区分布于底部和侧部，可实现快速升温和均匀加热，将温差控制在≤15~E甚至≤10℃的范围。压缩系统通常采用非注油式电动液压压缩机．并配置有过压保护、防振装置和自动调节部件，可给热等静压提供高达200MPa的高压气体。真空泵则采用旋转叶轮式，用于设备的抽空排气，同时可去除容器内水气、氧和其它挥发性杂质。冷却系统采用内外循环回路设计。内循环通过管道内冷却水的流动与压力容器外壳间进行热交换。为了保护冷却系统，冷却水的质量很重要，需采用去离子水。管路也需进行防锈处理。外循环则通过换热器将内循环的热量带出。计算机控制系统可预先存储热

等静压过程所需的各种程序，实现温度、压力、时间等基本工艺参数的自动控制。该系统还配有人机对话的PC机监视子系统，用于显示在线的工作状态、故障的监测报警等。并可在循环过程中进行程序修改。对热等静压设备多方面的安全保护设计，可确保其在高温、高压条件下的安全运行。如高压阀和高压管路均能承受最大工作压力两倍的压力；为防止过压情况的发生，在高压介质气体管路中设置了多级减压阀。并配有报警装置；当压力容器过压及过热、加热炉过热、冷却水的流量过小或水压过低时，均可进行声光报警，同时切断压缩机和加热炉。电源：采用可靠的电气、机械安全联锁等。

热等静压技术的主要应用

1 在硬质合金中的应用

20世纪60年代末。HIP技术在硬质合金生产中开始得到实际应用。人们在传统真空烧结的基础上，对硬质合金进行HIP处理，形成了真空烧结+HIP工艺。该工艺将相对密度高于92％的烧结制品。在热等静压机中于压力为80～150MPa、温度为1320~1400~C条件下处理一定时间，使制品的致密度明显提高，孔隙度降至HIP处理前的1／20～1／100甚至更低，抗弯强度及使用寿命均显著改善。但HIP设备的设计和控制费用昂贵，维护和操作也较复杂，因此在硬质合金中应用尚不普遍。随着科学技术的不断进步，于20世纪80年代初开发了一种所需压力低于10MPa的烧结一热等静压工艺，又被称为低压热等静压或过压烧结。在烧结一热等静压这一新工艺中，将硬质合金生产的成形剂脱除、烧结和HIP致密化合并在同一设备中完成，即先用氢气作载体或通过真空分压脱除成形剂，然后于真空状态升温到烧结温度。并保温一定时间，随即通人压力为3~6MPa的氩气，再保温一定时间后进行冷却。由于烧结一热等静压所需压力仅为真空烧结+热等静压的十几分之一甚至几十分之一，且数道工序合为一体。因此生产成本大为降低。更为重要的是，烧结一热等静压新工艺比HIP 处理更能有效提高产品质量，故现已成为生产高质量硬质合金的主要手段。热等静压在大尺寸硬质合金制品的生产中具有明显优势翻。如对于单压源人造金刚石压机用的直径大于100mm的硬质合金顶锤，用常规粉末冶金方法很难保证质量，而经HIP处理后性能大为提高，其中D1 13mmx92mm的硬质合金六面顶锤的平均使用寿命由原来的407次，个提高到754次／爪。采用烧结一热等静压工艺，株洲硬质合金厂已成功地生产出单件质量为1 18kg、尺寸为D外285mmxD内66mmx145mm的硬质合金大制品。此外。利用HIP技术还可实现硬质合金与钢基复合材料的扩散连接。如将YG15(wc一15Co)与钢基复合并在1050摄氏度、100 MPa条件下处理2h，两者即可很好地结合在一起，若在界面再加一镍片中间过渡层，不但避免了相的产生，断裂位置也发生了改变。即由界面处移至YG15合金中，使材料的强度大为提高。

2.在钨、钼、钛等难熔金属中的应用

钨合金因具有高密度、高强度、热膨胀系数低等良好的综合性能。在高科技领域中得到广泛应用。如w—Ni—cu系钨合金因其非磁性而被广泛用作陀螺仪的外缘转子材料。随着导航技术的不断提高，陀螺转速从2xl04r／rain提高到10xl04r／rain。故对用作外缘转子材料的w—Ni—Cu系钨基高密度合金也提出了更高的物理、力学性能要求。由于钨基高密度合金与硬质合金烧结制品类似，同属典型的液相烧结，因此经HIP处理可有效改善和提高其物理、力学性能。中南大学粉末冶金国家重点实验

室的研究表明阁，对于82W—Ni—Cu(Ⅱ)合金，将烧结态制品在1120~C(即略高于合金中低熔点组分Cu的熔点1083摄氏度、150 MPa(传压介质为氮气)条件下进行30min 的HIP处理，可使其密度提高2．9％，抗拉强度提高8．2％W-Cu常用作高压触头及电极材料，若致密度不高则影响其抗电弧烧蚀、抗熔焊性及导电、导热性。采用HIP 对w—Cu进行处理，能消除材料内部的孔隙，改善材料性能。钼是一种高熔点、导热导电性好、力学性能优良、耐蚀性强的金属材料，广泛用作化工、电子、稀土冶金、玻璃等行业的电极及搅拌棒等。有关研究表明，钼材经过适当的热等静压(1300摄氏度．100～110MPa)处理，在致密度提高的基础上，可获得细小均匀的晶粒组织(晶粒度为7级)，其抗拉强度为530 MPa，延伸率达25％，强度和韧性均得到提高。HIP 在提高钛合金铸件质量方面效果显著。众所周知，钛具有比强度高、温度适应范围宽、耐蚀性强等特点，是航空、航天工业中不可缺少的重要材料。如1ri6一Al一4v 合金常用作飞机发动机过渡罩、发动机风扇等大型结构件。为了提高钛合金铸件性能，波音公司、洛克希德公司及道格拉斯公司等的研究表明，钛合金精密铸件在HIP 后再经适当的热处理可使其性能达到锻件水平(包括塑性和抗疲劳性能)。

3 在特种陶瓷等新材料中的应用

特种陶瓷包括结构陶瓷和功能陶瓷。为增强陶瓷的韧性，通常在陶瓷基体中引入纤维或晶须，然而在传统的烧结过程中因需要很高的烧结温度和较长的烧结时间，往往会使纤维和晶须发生表面强度的退化，甚至与基体发生化学反应，失去补强增韧的作用。采用热等静压烧结工艺，则大大降低了烧结温度和保温时间，可获得性能优异的纤维或晶须补强陶瓷基复合材料。如采用热等静压烧结工艺，在1085摄氏度获得相对密度高达91．5％的SiC晶须补强SiC陶瓷，其室温抗弯强度和断裂韧性分别达到595MPa和6．7MPa·m 。此外，在陶瓷基体中加入第二相粒子也可提高陶瓷的断裂韧性，但烧结时因形成内应力造成烧结困难并引起缺陷，热等静压烧结使这一问题得到解决，如对TiO粒子补强AL2O3，陶瓷进行热等静压烧结，已成功地制备出完全致密的复合陶瓷。采用热等静压工艺。上海硅酸盐研究所已制备出单相和复相纳米结构陶瓷。其研究表明，在温度为1850摄氏度、压力为200MPa条件下烧结1h。可获得晶粒尺寸<100nm，且结构均匀致密的单相SiC纳米陶瓷；而在温度为1750oC、压力为150 MPa条件下烧结1h，则可获得晶粒尺寸50nm左右、结构致密均匀的复相SirN4／SiC纳米陶瓷。美国Rutgers大学通过烧结一热等静压工艺开展的有关si3N 纳米陶瓷制备研究，也已取得较好效果。为提高金属的耐高温性能和抗腐蚀性，利用等离子技术在金属表面涂覆一层陶瓷所形成的金属一陶瓷复合材料，因界面主要为机械结合，且涂层内存在大量气孔，故影响材料的抗冲击性能和抗腐蚀性。如果将表面喷涂有陶瓷涂层的金属材料加上包套并真空密封后进行热等静压处理。不仅可实现陶瓷涂层的完全致密，而且在陶瓷涂层与金属基体间由于扩散作用将形成一层金属陶瓷相。从而实现涂层与金属间的冶金结合，使得该复合材料具有理想的结合强度和优良的综合性能。

前景展望

经过30多年的努力，我国HIP技术从无到有、从小到大得到了迅速发展。在成形烧结、金属致密化及扩散连接等方面做了大量的研究开发工作，应用规模不断扩大。用于研究和生产的HIP设备由1980年的仅8台增至2000年的约8O台。且随着对引进设备和技术的消化吸收，现已具备设计和制作“双两千”200MPa，2000℃中型HIP设备的

能力。但从总体水平分析，我国HIP技术与发达国家相比仍存在一定差距，主要表现为：HIP致密化过程的基础理论研究、净成形技术研究、计算机软件开发等方面，起步较晚，明显落后：应用水平较为有限，除在硬质合金方面的应用已具规模且较成熟外。高温合金、特种陶瓷及复合材料等领域的应用开发基本还处于试验阶段；HIP 设备的设计制造水平，包括设备功能、自控水平、辅助系统的配套等，目前的差距也仍然较大。

热等静压(hip)工艺模型化进展

热等静压(hip)工艺模型化进展 热等静压(HIP)是一种材料加工技术,其是在高温下,对粉末零件或压坯施加以高的等静气体压力,以使颗粒之间相结合。通常用这项工艺制造全密实(即100%理论密度)的材料制品, 有时也用于生产部分密实的制品。在加工过程中,压坯各个面受到的压力相同。关于金属粉末的H IP,温度范围从用于铝合金的480℃到用于钨粉的1700℃左右。在HIP处理中,最常用的介质是高密度氩气。压力范围为20～300MPa,最常用的压力为100MPa。HIP工艺是1955年Saller等在美国BattlelleMemorialInstitute 发明的。HIP起初用于包层核燃料元件的扩散连接。1964年第一次实现了铍金属粉末的固结“成形”。1972年,在美国与瑞典实现了高速工具钢的大量热等静压。在1970～1980 年,美国空军材料实验室将HIP工艺扩展到了制造镍基高温合金与钛合金粉的预成形坯和近终形锻件。在20世纪70年代,还发现可用HIP 处理铸件,在铸件的主要形状特征不变形的条件下,使复杂形状铸件内部的孔隙永久愈合。现在,这项处理仍然是HIP工艺的一项主要用途。当今,在粉末冶金生产工艺中,HIP工艺的应用涉及到由钢粉与不锈钢粉生产发电透平机零件和油田管道与阀的近终形件,由镍基高温合金制造航空发动机的涡轮盘与轴(这种形状都具有适于声射检验的“当量方块”截面);镍基合金的粉末冶金锻件和轧制的预成形坯;镍基合金的粉末冶金in tegral轴问柱塞泵和透平转子叶轮;粉末冶金钛合金的坯料、第15卷第1期2005年2月粉末冶金工业POWDERMETALLURGYINDUS TRY Vol.15No.1Feb.2005锻件的预成形坯及异形件;工具钢的坯料(轧制加工用)、大型模块及复合结构件;铍、铌合金及其它难熔金属的最终形粉末冶金件;以及弥散与纤维强化的粉末冶金铝合金。用金属粉末冷压制、烧结及HIP处理制造的小型零件有,由元素粉末混合粉制造的钛基合金、工具钢的异形件,稀土磁体,以及工具、模具、轧辊、耐磨零件;还有由钨-钴硬度合金和其它碳化物复合材料制造的密封件。按照大小与形状复杂程度,由铁基与镍基合金制造的油田管道与阀代表HIP工艺的前沿;按照力学性能,航空发动机用的镍基合金粉末冶金件代表HIP工艺的最高工艺水平;用HIP工艺制造的工具钢代表最大的生产吨位。全世界仍然在用HIP处理粉末冶金钨-钴硬质合金零件。可是,为缩短生产时间与减低生产成本,大多数生产厂商已转向采用烧结/HIP复合工艺。由上述不难看出,通过HIP处理生产的粉末冶金制品,形状复杂和原料昂贵,为节约原料,减少切削加工量,尽量快速生产出近终形零件,使HIP工艺最佳化,开发了HIP工艺模型。为使HIP工艺模型化,一直试着用数学方法定义固结,其目的是预测最终产品的性能或者是形状。这项工作已进行了近30年,大多数模型的起点或者是微观的或者是宏观的,前者的构成方程是基于高应力作用下的颗粒相互作用,后者将粉末作为多孔性材料连续体开发了屈服准则。第三条途径局限于形状预测,其是基于分析长期积累的实际生产经验,推导经验性模型。本文将评述这3种方法和说明各种模型的现状与效果。表1示在本文中关于HIP模型化使用的术语。读者应该知道,对于一些性能或参数文献中使用的符号往往不同。另外,由不同作者开发的构成方程,其中使用的材料性能参数,在一些场合术语相同,但数学定义不同。在一些场合,它们有自己独特的数学描述。1经验模型最早的模型或对尺寸变化的预测都是基于粉末的初始充填密度(理论密度的百分数)与各个方向的收缩相同。总的体积收缩是依据下列分析计算的:Vi-VfVi=1-D0(式1)假定体积可用直线性尺寸的立方来计算,则:l3i=Vi(式2)l3f=Vf(式3)表1方程中用的术语符号定义α与屈服方程中的J1一起使用的相对密度的函数β与屈服方程中的J2一起使用的相对密度的函数ε应变ε·应变速率ε·0幂律蠕变方程中的材料性能dεeq等效基体应变增量θ温度δλ非负性常数ζ应力ζ1、ζ2、ζ3主应力ζav平均应力ζm液静压应力ζeq等效应力ζc蠕变方程中的材料性能参数ζy材料的屈服应力ηs剪切应力 与应力-应变方程中的液静压应力一起使用的相对密度的函数b在各种屈服函数中使用的材料常数。可能有不同的特定含义。f、f1 、f2、f3在不同屈服函数中使用的函数。可能具有不同的特定含义。k完全密实产品的热导率kD作为相对密度的幂函数的热导率li压坯的特征起始尺寸lf压坯的特征最终尺寸m各种屈服函数中的材料常数n幂律蠕变指数A幂律蠕变系数D于任何时间粉末的相对密度D0粉末的起始相对密度D·致密化速率F屈服函数J1ζ1+ζ2+ζ3,应力张量的第一不变重J′2<(ζ1 -ζ2)2+(ζ2-ζ3)2+(ζ3-ζ1)2>,应力偏张量的第二不变量P压力Peff 对每一粉末颗粒的有效(接触)压力Plim将造成屈服的外部压力Q蠕变的活化能R半径R0普适气体常数T温度Vi粉末容器的起始体积VfHIP后粉末容器的最终体积若各个方向的收缩相同(各向同性);则l3i-l3fl3i=1-D0(式4)lfli=D1/30(式5 )最终尺寸是初始尺寸乘以起始相对密度的立方根。换言之,各个方向的收缩或每个线性尺寸的收缩等于(1-D1/3o)。倘若知道了起始密度和要求的最终尺寸,根据这些方程,就能计算出得到特定的最终尺寸所需要的粉末的起始形状,即起始尺寸。但是,各向收缩相同的前提限制了有效性。倘若对一球形容器进行热等静压和不产生热的梯度,则收缩是均一的,可是其它起始形状在各个方向的密度都是不同的。但是,当起始充填密度大于065和若容许通过后续切削加工制造成近终形状时,这是一个良好的起点。加工余量大时,总是能制造出令人满意的零件。但是,为可进行切削加工而增加的粉末量,可能使该生产工艺过于昂贵,因此,这可能是一种不经济的解决办法。可是,如果可根据非球形参数的经验来修正收缩,和美国C rucible公司根据对近终形零件生产数据的不断分析开发了一个模型,这是对各向同性计算的一项重大改进,和当可将一形状复杂的零件分解成简单的圆柱体、矩形棱柱体、中空圆筒体或球体时,计算的结果很好。这个模型中的重要变量是起始密度、长径比、圆柱体的面积/端面面积及外经的绝对值。鉴于这个概念涉及根据分析已有数

钛合金热处理

第十三章有色金属及合金 内容提要： 有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料。 1．铝及铝合金； 2．钛及钛合金； 3．铜及铜合金； 4．轴承合金。 基本要求： 掌握和了解各种有色金属的牌号、成分、性能和用途。 13.1铝及铝合金 13.1.1铅及铝合金的性能特点及分类编号 纯铝：纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72 )，熔点低(660.4℃), 导电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。 1 铝合金及其特点 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。 ①比强度高（>>高强钢）。可用于轻结构件，尤其航空。 ②突出理化性能。导电、抗大气腐蚀。 ③良好加工性。高塑性、易冷成形；某些合金铸造性能好，宜作压铸件。 2 铝合金分类及分类编号 13.1.2铝合金的强化 1 形变强化 2沉淀强化 3 固溶强化和时效强化： 13.1.3变形铝合金 变形铝及铝合金牌号表示方法：根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为: ?防锈铝合金：LF+序号 ?硬铝合金： LY +序号 ?超硬铝合金：LC +序号 ?锻铝合金： LD +序号 常用变形铝合金 1 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。 防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。常用的Al-Mn系合金有 LF21 （ 3A21 ），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有 LF5（ 5A05 ），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。

T12钢热处理工艺

金属材料与热处理技术课程设计 题目：T12钢热处理工艺课程设计 院（系）：冶金材料系 专业年级：材料1201 负责人：陈博 唐磊，杨亚西， 合作者：谭平，潘佳伟，多杰仁青 指导老师：罗珍 2013年12月

热处理工艺课程设计任务书 系部冶金材料系专业金属材料与热处理技术 学生姓名陈博，杨亚西，唐磊，谭平，多杰仁青，潘佳伟 课程设计题目T12 设计任务： 1，课程设计的目的：为了使我们更好地了解碳素工具钢的性能及其热处理工艺流程。培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。学习热处理工艺设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等进行热处理设计的基础技能训练。 2.课程设计的任务分组（碳素工具钢T12） ①：锉刀的热处理工艺（唐磊） ②：热处理后的组织金相分析（陈博） ③：淬火（潘佳伟） ④：回火（多杰仁青） ⑤：局部淬火（谭平） ⑥：缺陷分析（杨亚西） 3.课程设计的内容： T12钢热处理工艺设计流程 4参考文献： 【1】詹艳然，吴乐尧，王仲仁．金属体积成形过程中温度场的分析．塑性工程学报，2001，8(4) 【2】叶卫平，张覃轶．热处理实用数据速查手册．机械工业出版社．2005，59---60 【3】许天己钢铁热处理实用技术．化学工业出版社2005，134"～136 设计进度安排： 第一周周一~周二钢的普通热处理工艺设计理论学习 周三~周五分组进行典型金属材料的热处理工艺设计第二周周一~周三撰写设计说明书 周四~周五答辩 指导教师（签字）： 年 月日

热处理工艺卡 热处理工艺卡材料牌 号 T12 零件重 量 锉刀400g 工艺路 线 热轧钢板冲压下料——退火——校直——铣或刨侧 面——粗磨——半精磨——剁齿——淬火加回火。 技术条件检验方法 硬度HRC60-62，HB≤207 洛氏硬度计，布氏硬度计 金相组 织 珠光体，马氏体和 渗碳体 金相观察 力学性 能 硬度：退火，≤ 207HB，压痕直径≥ 4.20mm；淬火：≥ 62HRC 布氏法，洛氏法 工 序号工序名称设备 装炉方式 及数量 加热温 度℃ 保温 时min 冷却 介 质 温 度 ℃ 冷却时间 min 1 预热加热炉- 550-65 加热 时间 的5-6 倍 - - - 2 球化退火退火炉- 760-77 0 2-4h 空 气 550 -60 4h 3 淬火保护气 氛炉- 770-78 - 水150 -20 10 4 低温回火回火炉- 160-18 0 0.75- 1h 空 气 150 60 编制人陈博编制日期2013.12.11 审核日期

热等静压法综述

材料加工方法——热等静压法简述 前言 热等静压法作为材料现代成型技术的一种，是等静压技术一个分支。等静压是粉末冶金领域的一种技术，已有近百年历史。等静压技术按其成型和固结温度的高低，通常划分为冷等静压、温等静压、热等静压三种。近几十年，来随着科学技术的进步，特别是热等静压的发展，等静压技术不再只是粉末冶金的专用技术，它的应用已经扩大到了原子能工业、制陶工业、铸造工业、工具制造、塑料和石墨等生产部门。随着其应用范围日益扩大，作用和经济效益的不断提高，热等静压法已经成为一种及其重要的材料现代成型技术 1. 热等静压法定义和特点 热等静压（HIP）是在高温高压密封容器中，以高压气体为介质，对其中的粉末或待压实的烧结坯料(或零件)施加各向均等静压力，形成高致密度坯料(或零件)的方法。该法采用金属、陶瓷包套（低碳钢、Ni、Mo、玻璃等）或不采用，使用氮气、氩气作加压介质，使材料热致密化。其成型过程如图一： 加热装置 包套法玻璃浴法直接法 图一：热等静压法成型过程 由于热等静压法在高温下对工件施加各向均等静压力成型，使其与传统工艺相比如下优点： 1）在很低的温度下粉末便可固结到很高的密度。 2）可以压缩形成型状复杂的工件。 3）经过热等静压的工件具有一致的密度 4) 高的气体密度可以促进热交换，提高加热速度缩，短循环时间。 5）由于非常一致的加热，脆性材料也可被压缩成型

2. 工艺过程及工作原理 由于热等静压法用于粉末固结更具用代表性，下面以粉末固结过程介绍热等静压法的工艺工程和原理。热等静压法在其他领域的应用的工艺与原理与上述相似，只是省略部分阶段，故不再赘述 2.1热等静压法的工艺过程 热等静压法的一般工艺周期如下： 粉末填充一般在真空或惰性气体氛围中进行。为了提高填充粉末的密度，包套要不停的震动。为了得到统一的收缩，则需要填充粉末的密度应不低于理论密度的68%。填充后包套要抽真空并密封，这是因为热等静压过程是通过压差来固结被成型粉末和材料的，一旦包套密封不严，气体介质进入包套，将影响粉末的烧结成型。另外，真空密封可以去除空气和水，防止氧化反应和阻碍烧结过程其中升温升压、保压、降温减压阶段被称为高温高压循环。根据升温、升压的先后顺序不同可以分为四种不同的循环方式（如图二），并具有各自的优点。分别为： 图二：热等静压循环

热等静压技术的发展和应用

热等静压技术的发展与应用 摘要：热等静压法作为材料现代成型技术的一种，是等静压技术一个分支。目前热等静压技术已广泛应用于航空、航天、能源、运输、电工、电子、化工和冶金等行业，用于生产高质量产品和制备新型材料。本文主要介绍了热等静压技术的发展、工作原理及其应用范围。 关键词：热等静压，高压容器，加热炉，扩散连接，粉末冶金 The Development and Applications of Hot Isostatic Pressing Abstract：Hot isostatic pressing method as a kind of modern molding technology, is a branch of isostatic pressing technology. Hot isostatic pressing technique has been widely used both in aviation, aerospace, energy, transportation, electrical, electronics, chemical industry and metallurgy and other industries, and in the production of high quality products and the preparation of new materials. This article mainly introduced the development of hot isostatic pressing technology, working principle and its application range. Keywords：Hot Isostatic Pressing，High Pressure Vessel, Heating Furnace, Diffusion Bonding, Powder Metallurgy

硬质合金低压热等静压烧结工艺

硬质合金低压热等静压烧结工艺 硬质合金低压热等静压烧结工艺印红羽盛挺汪海宽（北京市粉末冶金研究所，１０００７８）摘要低压热等静压烧结工艺技术能最大限度地消除合金内部残余孔隙、细化晶粒，克服常规热等静压给合金造成的粗晶、钴池和表面成分改变的缺陷，显著提高硬质合金物理－力学性能，并能有效校正合金碳含量。主题词硬质合金低压热等静压烧结组织性能１前言低压热等静压烧结（Ｓｉｎｔｅｒ－ＨＩＰ）工艺［１～３］，或称过压烧结（ＯｖｅｒＰｒｅｓｕｒｅＳｉｎ－ｔｅｒｉｎｇ）工艺，是在低于常规热等静压的压力（大约６ＭＰａ）下对工件同时进行热等静压和烧结的工艺。自１９８４年德国Ｄｅｇｕｓａ公司设计和制造出第一台真空烧结热等静压炉以来，这一工艺已逐渐为世界上很多硬质合金厂家所采用，并已开始步入我国硬质合金生产领域。低压热等静压烧结工艺目前是硬质合金生产中最先进的致密化技术，克服了常规热等静压造成的粗晶、钴池和表面成分改变的缺陷，能最大限度地消除内部残余孔隙，提高合金性能，并且能够通过调节炉内气氛，修正合金碳含量、消除合金组织中的η相。２硬质合金低压热等静压烧结的典型工艺硬质合金的低压热等静压烧结工艺是将工件装入真空烧结等静压炉，于较低温度下低压载气（如氢气等）脱蜡后，在１３５０～１４５０℃进行真空烧结３０ｍｉｎ，接着在同一炉内进行热等静压，采用氩气作压力介质，压制压力为６ＭＰａ左右，时间为３０ｍｉｎ［４～５］。其典型的生产工艺见图１。低压热等静压烧结工艺的排蜡、烧结和在压力下的致密化等生产过程在同一炉内一次完成［６］，免去了传统工艺所必需的两次或多次的装料及加热生产工序，降低了热等静压时的压力（由多１００ＭＰａ降至６ＭＰａ），既简化了操作程序，又节省了能耗。同时，由于生产过程中的烧结、热等静压两个主要工序不再分步进行，避免了工件在生产中途与空气的接触而造成的难以控制的碳含量变化。低压热等静压炉内的特定装置在每道工序后能及时排除所产生的水蒸汽、ＣＯ２和其它气体，不会在下一过程引起工件某些部分表面成分和碳含量的变化。３低压热等静压工艺对合金性能的影响对含不同种类和不同量的粘结剂（Ｃｏ或Ｎｉ）、以及添加Ｔａ、Ｔｉ等元素的各种硬质合金曲线Ａ为温度－时间曲线；曲线Ｂ为压力－时间曲线。图１载气（氢气）脱蜡低压热等静压烧结典型生产工艺系列，分别进行了低压热等静压烧结（ＳＨ）、真空烧结（ＮＳ）和真空烧结后再热等静压（ＳＨ）的试验，其试验结果见表１和表２。这些数据证明，与传统的真空烧结工艺以及真空烧结后再进行热等静压的工艺相比，低压热等静压烧结工艺能使硬质合金的强度以及矫顽磁力等各项性能都有不同程度的提高，显示了低压热等静压烧结工艺的优越性。表１低压热等静压烧结工艺和传统工艺对不同牌号硬质合金性能的影响［４］牌号工艺密度抗弯强度硬度矫顽磁力ｇ／ｃｍ３×１０３ＭＰａＨＲＡ×１０３Ａ／ｍＰ３０ＮＳ１２．７０１．６５９１．５１６．１６ＮＳ＋ＨＩＰ１２．７０１．９８９１．１１４．２４ＳＨ１２．７７１．９８９１．９１６．８０Ｋ－０５ＮＳ１４．４１１．５８９２．５２８．９６ＮＳ＋ＨＩＰ１４．４２１．９０９２．６２７．２０ＳＨ１４．４６１．９８９４．２２７．２０Ｋ－１０ＮＳ１４．５６１．６０９１．６１９．０４ＮＳ＋ＨＩＰ１４．５７２．２０９１．２１７．７６ＳＨ１４．６１２．２０９２．２１９．６０Ｋ－２０ＮＳ１４．９１２．４５９０．７１６．８０ＮＳ＋ＨＩＰ１４．９１３．１８９０．４１５．０４ＳＨ１４．９５３．００９０．８１７．６０注：１．烧结温度１４６０℃，压力５ＭＰａ，低压热等静压烧结时间３０ｍｉｎ。２．ＮＳ：常规真空烧结；ＮＳ＋ＨＩＰ：常规真空烧结后进行热等静压；ＳＨ：低压热等静压烧结。３．Ｐ３０含ＴｉＣ、ＴａＣ；Ｋ－０５、Ｋ－１０和Ｋ－２０含ＴａＣ。表２低压热等静压烧结工艺和传统工艺对不同颗粒尺寸ＷＣ的硬质合金性能的影响［５］Ｃｏ含量ＷＣ颗粒低压热等静压烧结＋热等静压真空烧结％尺寸分等密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ４中１５．２９２．７３９６０１５．２９２．６３４００１５．２９２．２２５００７中１４．９９０．６

钛合金及其热处理工艺简述样本

钛合金及其热解决工艺简述 宝鸡钛业股份有限公司：杨新林 摘要：本文对钛及其合金基本信息进行了简要简介，对钛几类固溶体划分进行了简述，对钛合金固态相变也进行了概述。重点概述了钛合金热解决类型及工艺，为之后生产实习中对钛合金热解决工艺结识提供指引。 核心词：钛合金，热解决 1 引言 钛在地壳中蕴藏量位于构造金属第四位,但其应用远比铜、铁、锡等金属滞后。钛合金中溶解少量氧、氮、碳、氢等杂质元素,使其产生脆性,从而妨碍了初期人们对钛合金开发和运用。直至二十世纪四五十年代,随着英、美及苏联等国钛合金熔炼技术改进和提高,钛合金应用才逐渐开展[5]。 纯钛熔点为1668℃,高于铁熔点。钛在固态下具备同素异构转变,在882.5℃以上为体心立方晶格β相,在882.5℃如下为密排六方晶格α相。钛 合金依照其退火后室温组织类型进行分类,退火组织为α相钛合金记为TAX,也 称为α型钛合金；退火组织为β相钛合金记为TBX,也称为β型钛合金；退火组织为α+β两相钛合金记为TCX,也称为α+β型钛合金,其中“X”为顺序号。国内当前钛合金牌号已超过50个,其中TA型26个,TB型8个以上,TC型15个以上[5]。 钛合金具备如下特点：

（1）与其她合金相比,钛合金屈强比很高,屈服强度与抗拉强度极为接近； （2）钛合金密度为4g/cm3,大概为钢一半,因而,它具备较高比强度； （3）钛合金耐腐蚀性能优良,在海水中其耐蚀性甚至比不锈钢还要好； （4）钛合金导热系数小,摩擦系数大,因而机械加工性不好； （5）在焊接时,钛合金焊缝金属和高热影响区容易被氧、氢、碳、氮等元素污染,使接头性能变坏。 在熔炼和各种加工过程完毕之后,为了消除材料中加工应力，达到使用规定性能水平，稳定零件尺寸以及去除热加工或化学解决过程中增长有害元素(例如氢)等,往往要通过热解决工艺来实现。钛合金热解决工艺大体可分为退火、固溶解决和时效解决三个类型。由于钛合金高化学活性,钛合金最后热解决普通在真空条件下进行。热解决是调节钛合金强度重要手段之一。 2 钛合金合金化特点 钛合金性能由Ti同合金元素间物理化学反映特点来决定，即由形成固溶体和化合物特性以及对α?β转变影响等来决定。而这些影响又与合金元素原子尺寸、电化学性质（在周期表中相对位置）、晶格类型和电子浓度等关于。但作为Ti合金与其他有色金属如Al、Cu、Ni 等比较，尚有其独有特点，如：（1）运用Tiα?β转变，通过合金化和热解决可以随意得到α、α+β和β相组织； （2）Ti是过渡族元素，有未填满d电子层，能同原子直径差位于±20％以内置换式元素形成高浓度固溶体；

HIP热等静压工艺处理

热等静压(HIP———Hot Isostatic Pressing)工艺: 是一种以氮气、氩气等惰性气体为传压介质,将制品放置到密闭的容器中,在900～2000℃温度和100~200 MPa压力的共同作用下,向制品施加各向同等的压力,对制品进行压制烧结处理的技术。HIP技术研究是1955年由美国Battelle研 ------------**--------------- 百科名片 热等静压(hot isostatic pressing，简称HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，加热温度通常为1000 ~2000℃，通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，工作压力可达200MPa。在高温高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压。故加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点。 --------------**-------------- 发展史 自20世纪50年代中期美国巴蒂尔(Battelle)研究所为研制核反应材料而开发HIP技术以来。由于其在生产加工难度较大且质量要求较高的材料及构件中展现出独特优势，受到了人们的广泛关注。经过近半个世纪的发展，随着热等静压设备性能的不断改进完善，HIP技术现已在硬质合金烧结、钨铝钛等难熔金属及合金的致密化、产品的缺陷修复、大型及异形构件的近净成形、复合材料及特种材料的生产加工等方面得到了广泛应用。 编辑本段热等静压设备的结构性能 热等静压设备主要由高压容器、加热炉、压缩机、真空泵、冷却系统和计算机控制系统组成，其中高压容器为整个设备的关键装置。目前。先进的热等静压机为预应力钢丝缠绕的框架式结构。高压容器的端盖与缸体间的连接采用无螺纹设计，因简体和框架均采用钢丝预应力缠绕，所获的负预应力可通过计算确定，即使当装置处于工作的最大压力状态时，其强大的应力也是由预应力缠绕钢丝所承受，即应力被集中消除，承载区域独立安全。同时钢丝缠绕还起到防爆和屏障的作用。因此，这种结构的热等静压机在高温高压(2000摄氏度200MPa)的工作条件下，无需外加任何特殊的防护装置，与老式的螺纹连接结构(端盖与缸体间)的热等静压机相比，不但设备的结构紧凑，而且有效地保证了生产的安全性。加热炉负责提供热等静压所必需的热量，通常为电阻式加热炉，可视不同温度档的要求，采用不同的电阻材料，如最高工作温度为1450℃条件时可用钼丝加热炉，为2000％条件时可用石墨加热炉。目前在先进的热等静压设备中，加热炉的安装方式为插入式，加热区分布于底部和侧部，可实现快速升温和均匀加热，将温差控制在≤15~E甚至≤10℃的范围。压缩系统通常采用非注油式电动液压压缩机．并配置有过压保护、防振装置和自动调节部件，可给热等静压提供高达200MPa的高压气体。真空泵则采用旋转叶轮式，用于设备的抽空排气，同时可去除容器内水气、氧和其它挥发性杂质。冷却系统采用内外循环回路设计。内循环通过管道内冷却水的流动与压力容器外壳间进行热交换。为了保护冷却系统，冷却水的质量很重要，需采用去离子水。管路也需进行防锈处理。外循环则通过换热器将内循环的热量带出。计算机控制系统可预先存储热

钛合金及其热处理实用工艺简述

钛合金及其热处理工艺简述 钛业股份：新林 摘要：本文对钛及其合金的基本信息进行了简要介绍，对钛的几类固溶体划分进行了简述，对钛合金固态相变也进行了概述。重点概述了钛合金的热处理类型及工艺，为之后生产实习中对钛合金的热处理工艺认识提供指导。 关键词：钛合金，热处理 1 引言 钛在地壳中的蕴藏量位于结构金属的第四位,但其应用远比铜、铁、锡等金属滞后。钛合金中溶解的少量氧、氮、碳、氢等杂质元素,使其产生脆性,从而妨碍了早期人们对钛合金的开发和利用。直至二十世纪四五十年代,随着英、美及联等国钛合金熔炼技术的改进和提高,钛合金的应用才逐渐开展[5]。 纯钛的熔点为1668℃,高于铁的熔点。钛在固态下具有同素异构转变,在882.5℃以上为体心立方晶格的β相,在882.5℃以下为密排六方晶格的α相。钛 合金根据其退火后的室温组织类型进行分类,退火组织为α相的钛合金记为TAX,也称为α型钛合金；退火组织为β相的钛合金记为TBX,也称为β型钛合金；退火组织为α+β两相的钛合金记为TCX,也称为α+β型钛合金,其中的“X”为顺序号。我国目前的钛合金牌号已超过50个,其中TA型26个,TB型8个以上,TC 型15个以上[5]。 钛合金具有如下特点： （1）与其他的合金相比,钛合金的屈强比很高,屈服强度与抗拉强度极为接近； （2）钛合金的密度为4g/cm3,大约为钢的一半,因此,它具有较高的比强度； （3）钛合金的耐腐蚀性能优良,在海水中其耐蚀性甚至比不锈钢还要好； （4）钛合金的导热系数小,摩擦系数大,因而机械加工性不好；

（5）在焊接时,钛合金焊缝金属和高热影响区容易被氧、氢、碳、氮等元素污染,使接头性能变坏。 在熔炼和各种加工过程完成之后,为了消除材料中的加工应力，达到使用要求的性能水平，稳定零件尺寸以及去除热加工或化学处理过程中增加的有害元素(例如氢)等,往往要通过热处理工艺来实现。钛合金热处理工艺大体可分为退火、固溶处理和时效处理三个类型。由于钛合金高的化学活性,钛合金的最终热处理通常在真空的条件下进行。热处理是调整钛合金强度的重要手段之一。 2 钛合金的合金化特点 钛合金的性能由Ti同合金元素间的物理化学反应特点来决定，即由形成的固溶体和化合物的特性以及对α?β转变的影响等来决定。而这些影响又与合金元素的原子尺寸、电化学性质（在周期表中的相对位置）、晶格类型和电子浓度等有关。但作为Ti合金与其它有色金属如Al、Cu、Ni 等比较，还有其独有的特点，如： （1）利用Ti的α?β转变，通过合金化和热处理可以随意得到α、α+β和β相组织； （2）Ti是过渡族元素，有未填满的d电子层，能同原子直径差位于±20％以的置换式元素形成高浓度的固溶体； （3）Ti及其合金在远远低于熔点的温度中能同O、N、H、C等间隙式杂质发生反应，使性能发生强烈的改变； （4）Ti同其它元素能形成金属键、共价键和离子键固溶体和化合物。 Ti合金合金化的主要目的是利用合金元素对α或β相的稳定作用，来控制α和β相的组成和性能。各种合金元素的稳定作用又与元素的电子浓度（价电子数与原子的比值）有密切关系，一般来说，电子浓度小于4的元素能稳定α相，电子浓度大于4的元素能稳定β相，电子浓度等于4的元素，既能稳定α相，也能稳定β相。 工业用Ti合金的主要合金元素有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu和Si 等，按其对转变温度的影响和在α或β相中的固溶度可以分为三大类：α稳定元素、β稳定元素、中性元素[6,7]。

号钢热处理工艺

号钢热处理工艺 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

1 45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5

Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷 + 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理（理想的温度是零下120）与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿命。Cr12MoV的回火脆性温度范围在325~375℃。 CR12MoV380-400回火后硬度在56-58HRC做冷冲模冲韧性好的材料具有不易开裂的优点，特别是在原材料质量不是很好的情况下，用此方法经济实惠。 Cr12MoV 分级淬火工艺：

高压热等静压工艺烧结超细WC_10Co复合粉烧结体

第30卷第2期2007年4月 鞍山科技大学学报 Journal of Anshan University of Science and Technology Vol.30No.2 A pr.,2007 高压热等静压工艺烧结超细 WC-10Co复合粉烧结体 齐志宇1,李静1,李成威1,杨大正2 (1.辽宁科技大学材料科学与工程学院,辽宁鞍山114051;2.鞍钢技术中心,辽宁鞍山114001) 摘要:实验室采用高压热等静压法(Sinter ing+HIP)对超细WC-10Co复合粉烧结体进行烧结实验研究。 实验结果表明,在1360e的温度下烧结,其抗弯强度较真空预烧前提高19195%,致密度提高了2%以上,最高达到了97192%,同时细化了晶粒,提高了合金的机械性能。 关键词:超细粉末;硬质合金;烧结;高压热等静压 中图分类号:T G135文献标识码:A文章编号:1672-4410(2007)02-0124-04 超细晶粒硬质合金由于具有比常规硬质合金更加优异的性能,应用前景十分广泛。目前可以通过高能球磨法[1,2]、机械合金化法[3]、喷雾转换工艺[4,5]等方法制备超细WC-Co复合粉末,但由于超细粉末易氧化、易/桥接0[6],使其难于成型,导致烧结后的合金组织中形成缺陷(主要是孔隙)和机械性能降低[7]。为了制备出优良的合金制品,必须在烧结过程中进行进一步致密化处理。 Sintering+H IP方法生产WC-Co硬质合金,通常是将其作为最后处理手段。硬质合金粉末经过成型和预烧结后,由于有Co相的存在,使坯料外表面的开孔封闭,这样就可以不用任何包套,直接放入热等静压机内,在烧结温度下直接对工件施加压力,闭合合金内部孔隙,使接近表面的孔隙发生崩溃。因此,在很低的温度下使合金样品达到几乎完全致密,抑制了晶粒的长大,提高了硬质合金的机械性能。 本文研究边升温边加压的H IP工艺对超细WC-10Co复合粉烧结体组织性能的影响。 1实验 111原料 喷雾干燥法制造WC-10Co超细复合粉(w(VC)=015%,w(Cr2O3)=015%)、Al2O3粉末和碳粉。 112设备 YA41-100B型单柱校正压装液压机,公称力为1000kN;直径750冷等静压机(北京钢铁研究总院),编号RY(Z)-2;JSM-6360LV型扫描电子显微镜。 113过程 将称量好的粉末于25kN的压力下模压成型,压坯尺寸4100mm@4100mm@60100mm。先进行真空预烧结,然后埋在盛有碳粉和Al2O3粉的石墨桶内,装入冷等静压机内,抽真空90min,打入高纯氩气200min,给电升温。升温分别达到预定烧结温度,保温,最后泄压,冷却至室温出炉。对烧结好的合金样品进行密度、硬度和抗弯强度的测定,并且对腐蚀前后的合金样品进行SEM观察。图1、图2为Sintering+H IP烧结工艺升温曲线图和压力变化曲线图。 收稿日期:2007-01-06。 作者简介:齐志宇(1980-),男,辽宁朝阳人。

钛合金及其热处理工艺简述

钛合金及其热处理工艺简述 宝鸡钛业股份有限公司：杨新林 摘要：本文对钛及其合金的基本信息进行了简要介绍，对钛的几类固溶体划分进行了简述，对钛合金固态相变也进行了概述。重点概述了钛合金的热处理类型及工艺，为之后生产实习中对钛合金的热处理工艺认识提供指导。 关键词：钛合金，热处理 1 引言 钛在地壳中的蕴藏量位于结构金属的第四位,但其应用远比铜、铁、锡等金属滞后。钛合金中溶解的少量氧、氮、碳、氢等杂质元素,使其产生脆性,从而妨碍了早期人们对钛合金的开发和利用。直至二十世纪四五十年代,随着英、美及苏联等国钛合金熔炼技术的改进和提高,钛合金的应用才逐渐开展[5]。 纯钛的熔点为1668℃,高于铁的熔点。钛在固态下具有同素异构转变,在882.5℃以上为体心立方晶格的β相,在882.5℃以下为密排六方晶格的α相。钛合金根据其退火后的室温组织类型进行分类,退火组织为α相的钛合金记为TAX,也称为α型钛合金；退火组织为β相的钛合金记为TBX,也称为β型钛合金；退火组织为α+β两相的钛合金记为TCX,也称为α+β型钛合金,其中的“X”为顺序号。我国目前的钛合金牌号已超过50个,其中TA型26个,TB型8个以上,TC 型15个以上[5]。 钛合金具有如下特点： （1）与其他的合金相比,钛合金的屈强比很高,屈服强度与抗拉强度极为接近； （2）钛合金的密度为4g/cm3,大约为钢的一半,因此,它具有较高的比强度； （3）钛合金的耐腐蚀性能优良,在海水中其耐蚀性甚至比不锈钢还要好； （4）钛合金的导热系数小,摩擦系数大,因而机械加工性不好； （5）在焊接时,钛合金焊缝金属和高热影响区容易被氧、氢、碳、氮等元素污染,使接头性能变坏。 在熔炼和各种加工过程完成之后,为了消除材料中的加工应力，达到使用要求的性能水平，稳定零件尺寸以及去除热加工或化学处理过程中增加的有害元素(例如氢)等,往往要通过热处理工艺来实现。钛合金热处理工艺大体可分为退火、固溶处理和时效处理三个类型。由于钛合金高的化学活性,钛合金的最终热处理通常在真空的条件下进行。热处理是调整钛合金强度的重要手段之一。

常用钢铁材料的一般热处理方法

钢铁材料的一般热处理 名称热处理过程热处理目的 1．退火 将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到 室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般 是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC) 以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋 在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度， 充分消除内应力完全退火适用于含 碳量(质量分数)在O．8％以下的锻 件或铸钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后， 缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并 为以后淬火作好准备，以减少淬火 后变形和开裂,球化退火适用于含 碳量(质量分数)大于O．8％的碳素 钢和合金工具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷 却(一般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产 生的内应力，以防止以后加工和用 过程中发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火 将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时间， 然后在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理 ③消除内应力 3．淬火 将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水 或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得到某种特殊

T8钢热处理工艺研究

T8钢热处理工艺研究 摘要： 本文通过对T8钢进行正火、球化退火、淬火、低温回火的热处理工艺研究，探究正火、球化退火、淬火、低温回火的热处理工艺对T8钢组织结构、硬度、耐磨性、韧性和塑性的影响。T8钢经正火、球化退火、淬火、低温回火的一系列普通热处理后，T8钢的组织结构发生了改变，硬度、耐磨性、韧性和塑性都得到提高，力学性能整体升高。 关键词： T8钢；正火；球化退火；淬火；低温回火；组织结构；性能 一.T8钢的介绍、性能及用途 1.T8钢的简介 T8钢表示平均含C量为0.8%的优质碳素工具钢，含C：0.75%～0.84%，按化学成分分类是一种碳素钢，且为高碳钢。含Si：≤0.35%；Mn：≤0.40%；P:≤0.035%；S≤0.030%，按冶金质量分类是一种优质钢。按用途分类T8钢是一种工具钢。 2.T8钢的性能及用途 T8钢加热时容易过热,变形也大,塑性强度也较低,不适合做模具，但淬透性较好，可用于制造断面较大的工具，且热处理后，具有较高的硬度与耐磨性，适合用于制造承受一定冲击而要求较高的刃具，如冲头、压缩空气工具、木工工具等工具。 二.T8钢的普通热处理工艺

1.T8钢正火的目的及正火后的组织结构和性能 对T8钢进行正火处理是为消除二次渗碳体网，为球化退火作好组织准备。将T8钢加热到相变点Ac cm以上30～50℃完全奥氏体化，根据工件有效厚度和加热炉的形式确定保温时间，保温一段时间后，再在空气中冷却。在正火过程中，冷却速度较快，使得二次渗碳体来不及沿奥氏体晶界呈网状结构析出，消除了二次渗碳体网。经正火处理后T8钢的组织结构转变为以较细珠光体为主的组织结构。组织结构为珠光体和层状渗碳体。T8钢正火后的硬度升高到280HBW左右，耐磨性升高，韧性和塑性降低。 2.T8钢球化退火的目的及球化退火后的组织结构和性能 T8钢的球化退火处理使T8钢中珠光体中的层状渗碳体球化，变成球状渗碳体，为淬火作好组织准备。将T8钢加热到Ac1以上20～40℃，保温一段时间，然后缓慢冷却到600℃以下再出炉空冷。球化退火处理中，加热温度超过Ac1不多时，渗碳体开始溶解，但又为完全溶解，形成许多细小的链状或点状渗碳体，弥散的分布在奥氏体基体上；同时，低温短时加热也使得奥氏体成分不均匀。在随后缓冷过程中，以原有细小渗碳体为核心，或在奥氏体中碳原子富集的地方产生新的核心，均匀地形成颗粒状渗碳体。由于球状表面能量最小，缓冷时，渗碳体聚集长大形成较大粒状。室温时得到珠光体与粒状渗碳体。球化退火后，T8钢的硬度减小到不大于187HBW，耐磨性也降低，韧性和塑性升高。 3.T8钢淬火的目的及淬火后的组织结构和性能

热等静压的应用领域

关于热等静压的应用 热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向 同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结 和致密化。热等静压是高性能材料生产和新材料开发不可或缺的手段,热等静压可以直接粉末成型，粉末装入包套中(类似模具作用)， 包套可以采用金属或陶瓷制作(低碳钢、Ni、Mo、玻璃等)，然后使 用氮气、氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型的粉末冶 金工艺;或者将成型后的铸件,包括铝合金、钛合金、高温合金等缩 松缩孔的铸件进行热致密化处理，通过热等静压处理后，铸件可以 达到高度致密化，提高铸件的整体力学性能。 关于热等静压的应用 1.热等静压在航空发动机中的应用 在发动机制造中，热等静压机已用于粉末高温合金涡轮盘和压 气盘的成型。把高温合金粉末装入抽真空的薄壁成形包套中，焊封 后进行热等静压，除去包套即可获得致密的、接近所需形状的盘件。粉末热等静压材料一般具有均匀的细晶粒组织，能避免铸锭的宏观 偏析，提高材料的工艺性能和机械性能。粉末高温合金热等静压或 热等静压加锻造的盘件已在多种高推重比航空发动机上应用。热等 静压的应用领域已经扩大到航空领域应用的发动机，发电工业应用 的汽轮机透平、涡轮等重要零部件，飞机或民用的铝合金、钛合金 结构件，汽车（涡轮增压轮、柴油机阀杆和传感器支座），医药 （置换器），石油（阀体），以及化学加工，生物工程中人工关节 的铸件致密化处理方面。热等静压工艺应用的迅速发展，也导致了 燃气轮机工业标准的深化，这些标准要求消除精铸件中的收缩气孔

率，如叶片翼型生产。涉及到的材料包括钛及钛合金、铝及铝合金、不锈钢铸件、高温合金铸件等。 热等静压还用于制造粉末钛合金风扇盘和飞机上的粉末铝合金 和粉末钛合金承力构件。在航天器制造工业中，热等静压主要用于 制造致密的碳质结构件，如火箭的舵面和固体火箭发动机喷管喉衬等。 2.热等静压在粉末合金精密铸件中的应用 热等静压可用于各种合金的精密铸件的制造，如高温合金涡轮 叶片，铸钛机匣以及涡轮增压器的铝合金铸件等，经热等静压致密 化处理可消除内部疏松和缩孔，提高性能、可靠性和使用寿命。热 等静压还是返修旧件以延长使用寿命的一种有效方法。铸件的致密 化处理热等静压在铸件致密化处理方面的应用研究开发较早，是热 等静压应用较成熟和完善的领域。通过热等静压处理，可以不破坏 铸件本身，并能有效地去除铸件内的缺陷和孔隙。 粉末冶金材料制品通过热等静压制备工艺，可实现期望的高密度、细晶粒、高性能和特殊粉末冶金材料与制件的手段。为了获得 均匀而细化的组织，减少材料损耗，减少后续机加工等工序，越来 越多的粉末冶金制品采用了热等静压工艺进行成型及致密化，如发 动机涡轮盘、各种高纯度溅射靶材、汽车用粉未冶金零件、化工用泵、阀及多通道分配管等。涉及到的材料也已经非常广泛，如粉未 高速钢、粉末不锈钢、粉末高温合金、硬质合金、难熔金属、金属铍、铜合金，超导材料以及各种复合材料等。与冶炼、热加工常规 工艺的制品相比，热等静压工艺制备的粉末冶金制品具有一系列的 优点，其材料均匀性好、无偏析，力学性能、抗腐性能在各个方向 上都是相同的，同时各批材料的稳定性也好。而且材料的晶粒比采