金屬熱處理工藝

1、金屬熱處理原理金屬熱處理原理一、熱處理的作用機床、汽車、摩托車、火車、礦山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通過熱處理工藝改善其性能。拒初步統(tǒng)計，在機床制造中，約60%～70%的零件要經(jīng)過熱處理，在汽車、拖拉機制造中，需要熱處理的零件多達70%～80%，而工模具及滾動軸承，則要100%進行熱處理?？傊?，凡重要的零件都必須進行適當?shù)臒崽幚聿拍苁褂?。材料的熱處理通常指的是將材料加熱到相變溫度以上發(fā)生相變，再施以冷卻再發(fā)生相變的工藝

2、過程。通過這個相變與再相變，材料的內(nèi)部組織發(fā)生了變化，因而性能變化。例如碳素工具鋼T8在市面上購回的經(jīng)球化退火的材料其硬度僅為20HRC，作為工具需經(jīng)淬火并低溫回火使硬度提高到60~63HRC，這是因為內(nèi)部組織由淬火之前的粒狀珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榇慊鸺拥蜏鼗鼗鸷蟮幕鼗瘃R氏體。同一種材料熱處理工藝不一樣其性能差別很大。表61列出45鋼制直徑為F15mm的均勻園棒材料經(jīng)退火、正火、淬火加低溫回火以及淬火加高溫回火的不同熱處理后的機械性能，導(dǎo)致性能差

3、別如此大的原因是不同的熱處理后內(nèi)部組織截然不同。同類型熱處理（例如淬火）的加熱溫度與冷卻條件要由材料成分確定。這些表明，熱處理工藝（或制度）選擇要根據(jù)材料的成份，材料內(nèi)部組織的變化依賴于材料熱處理及其它熱加工工藝，材料性能的變化又取決于材料的內(nèi)部組織變化，材料成份－加工工藝－組織結(jié)構(gòu)－材料性能這四者相互依成的關(guān)系貫穿在材料加工的全過程之中。二、熱處理的基本要素熱處理工藝中有三大基本要素：加熱、保溫、冷卻。這三大基本要素決定了材料熱處理后

4、的組織和性能。加熱是熱處理的第一道工序。不同的材料，其加熱工藝和加熱溫度都不同。加熱分為兩種，一種是在臨界點A1以下的加熱，此時不發(fā)生組織變化。另一種是在A1以上的加熱，目的是為了獲得均勻的奧氏體組織，這一過程稱為奧氏體化。保溫的目的是要保證工件燒透，防止脫碳、氧化等。保溫時間和介質(zhì)的選擇與工件的尺寸和材質(zhì)有直接的關(guān)系。一般工件越大，導(dǎo)熱性越差，保溫時間就越長。冷卻是熱處理的最終工序，也是熱處理最重要的工序。鋼在不同冷卻速度下可以轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

5、不同的組織。三、熱處理的基本類型根據(jù)加熱、冷卻方式的不同及組織、性能變化特點的不同，熱處理可以分為下列幾類：1普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火等。2表面熱處理包括感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、滲碳、氮化和碳氮共滲等。材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。熱處理工

6、藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而

7、金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和

8、表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的

9、熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良