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代表性的金属加工有切削加工、研磨加工、冲压加工等,而这些金属加工中使用的金属热处理ꦬ也是重要的金属加工之一。通过热处理,可为材料赋予强度、硬度、韧性、耐磨损性、耐腐蚀💙性等各种性质。下面凯发K8国际一触即发将为您介绍金属热处理以及热处理后通过数码显微系统来观察、测量的案例。

什么是热处理

日本金属热处理工业会将热处理描述为“变红后冷却”,说෴明它๊是一种对金属材料进行加热和冷却,在不改变形状的情况下提升性质的加工技术。变化的性质指强度、硬度、韧性、耐冲击性、耐磨损性、耐侵蚀性、耐腐蚀性、被切削性、冷加工性等,如切断加工和塑性加工一样,热处理也被分类为金属加工的一种。

  • A: 变红(加热金属至变为红色)
  • B: 冷却(冷却金属至变为黑色)

代表性的热处理

淬火
使钢变得刚硬的热处理。普通的钢加热至约700°C时,材料会变红,晶体结构和性质开始发生变化。这种性质变化被称为“相变”,变化开始的温度被称为“相变温度”。所谓淬火,是指在超过相变温度的温度下,将铁的晶体转变为碳可以大量溶解在内的奥氏体,将碳固溶到铁的晶体中,然后用水或油进行快速冷却,由此转变为马氏体这一非常硬的晶体的热处理。
退火
调整钢的结晶粒度使其变软的热处理。加热至相变温度+50°C左右,保持1小时左右之后,在炉内缓慢冷却。这是加工产品时为了便于切削而进行的热处理。
正火
将不均匀的钢组织改良为适合切削加工或冲压加工的状态的热处理。加热至相变温度+50°C左右,用空气冷却,从而使结晶粒变得微细,提升强韧性。
回火
降低淬火或正火后钢的硬度,增加柔韧度的热处理。在500°C左右的温度下进行热处理后再冷却。通过这种方法,就能获得“坚硬且具有韧性的钢”。所谓回火,是指从马氏体返回到细微的铁氧体和渗碳体析出的组织,从而恢复柔韧度(韧性)的热处理。

淬火和回火的原理

常温铁的形状是原子位于立方体各顶点和中心处的“体心立方晶格”。
淬火后,铁的形状变为原子位于立方体各顶点和面中心处的“面心立方晶格”,碳能够溶解于此。
通过快速冷却,铁恢复为“体心立方晶格”结构。但是由于碳已经溶解在内,会造成结构变形,铁会变硬。

体心立方晶格
淬火
面心立方晶格
  • A:碳
回火
体心立方晶格

通过数码显微系统来观察、测量热处理后的金属的案例

为您介绍使用K8凯发的4K数码显微系统“VHX系列”来观察、测量热处理后金属的应用案例。

维氏压痕的3D测量
1000× 同轴落射照明
维氏压痕的2D测量
500× 同轴落射照明
维氏硬度是表示硬度的尺度之一,可通过将菱形金刚石压头压入材料,
并测量留下的维氏压痕的对角线长度,来进行计算。
脱碳深度测量
300× 同轴落射照明 测量前
300× 同轴落射照明 测量后
由于钢材加热或压延,钢表面会产生脱碳层。脱碳层影响钢材品质,因此必须实施深度测量。
粒度分析
1500× 同轴落射照明 测量前
1500× 同轴落射照明 测量后
热处理后的金属组织的“粒度编号”可根据“JIS G 0551”、“ASTM E1382”等工业标准自动计算。
热处理的分界面观察
40× 同轴落射照明 非HDR图像
40× 同轴落射照明 HDR图像
利用HDR功能,可以突出显示表面纹理,清晰地观察到热处理的分界面。