热处理

　　热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，并获得所需金属的物理、化学和力学性能的一种工艺。

　　热处理的方法很多，但任何一种热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。热处理工艺就是通过确定加热温度、保温时间和冷却介质等参数，来达到改善材料性能的目的。

　　需要通过热处理工艺来使焊接残余应力松弛、淬硬区软化，改善内部组织结构，降低氢量，提高耐腐蚀性、冲击韧性、蠕变极限等。

　　一、常用热处理方法

　　安装工程施工中的热处理一般分为焊前预热和焊后热处理两部分。

　　(一)焊前预热

　　预热的作用在于提高焊接接头温度，减少焊缝金属与母材间的温差，降低焊缝冷却速度，控制钢材组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量，同时由于预热减缓熔池冷却速度，有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。

　　焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢材的化学成分(淬硬性)、板厚、容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料及环境温度等综合考虑。具体情况可参照有关规定。构件尺寸不大时，可进行整体预热;如构件尺寸很大，整体预热反而会增加温度分布不均，对防止产生内应力毫无好处。

　　通常情况下，当环境温度低于O℃时，一般除有色金属外都应进行适当预热。对35#、45#钢预热温度可选用150～250℃;含碳量再增高或工件刚性很大时，可将预热温度提高到250～400℃;局部预热的加热范围为焊口两侧150～200mm.对黄铜焊接时，当壁厚为5～15mm，其预热温度为400～500℃;壁厚大于15mm时，预热温度升高到550℃。

　　(二)焊后热处理

　　安装工程施工中，常遇到的焊后热处理过程主要有退火、回火、正火及淬火工艺。

　　1.钢的退火工艺

　　根据钢材的加热温度、保持时间及冷却状况可分为完全退火、不完全退火、去应力退火三种。

　　(1)完全退火。完全退火是将钢件加热到临界点A c3(对亚共析钢而言，是指珠光体全部转变为奥氏体、过剩相铁素体也完全消失的温度)以上适当温度，在炉内保温缓慢冷却的工艺方法。其目的是细化组织、降低硬度、改善加工性能及去除内应力。完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、轧制件等。

　　(2)不完全退火。不完全退火是将钢件加热到临界点A c1～Ac3或Acm(Ac1是指碳素钢加热时，珠光体开始转变为奥氏体的温度;Acm是指过共析钢中，珠光体完全转变为奥氏体、过剩相渗碳体也全部溶解的温度)之间适当温度，保温后缓慢冷却的工艺方法。其目的是降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力。常用于工具钢工件的退火。

　　(3)去应力退火。去应力退火是将钢件加热到临界点A c1以下适当温度，保持一定时间后缓慢冷却的方法。其目的是为了去除由于形变加工、机械加工、铸造、锻造、热处理及焊接等过程中的残余应力。对于焊接钢件，一般其加热温度为500℃——550℃，保温时间为2～4h.当薄壁、易变形件焊接时，退火温度应低于下限温度。

　　2.钢的正火工艺

　　正火是将钢件加热到临界点A c3或A cm以上适当温度，保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体基体组织的热处理工艺。其目的是消除、细化组织，改善切削加工性能及淬火前的预热处理，也是某些结构件的最终热处理。

　　正火较退火的冷却速度快，过冷度较大，其得到的组织结构不同于退火，性能也不同。如经正火处理的工件其强度、硬度、韧性较退火为高，且生产周期短、能量耗费少，故在可能情况下，应优先考虑正火处理。

　　3.钢的淬火工艺

　　淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。其目的是为了提高钢件的硬度、强度和耐磨性，多用于各种工模具、轴承、零件等。

　　4.钢的回火工艺

　　回火按不同的加热温度可分为：

　　(1)低温回火。

　　(2)中温回火。

　　(3)高温回火。

　　(三)热处理方法的选择

　　焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火，以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊缝，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。高温回火温度范围为500～780℃(一般要求不超过800℃)，热处理的加热和冷却力求内外壁均匀。

　　二、焊后热处理的加热方法

　　(一)感应加热

　　(二)辐射加热

　　辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以，辐射加热温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。

　　整体热处理见第七章第二节。