為了使金屬工件具有所需的機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能，選擇材料和各種成型工藝外，熱處理工藝往往至關(guān)重要。讓小邊帶您了解熱處理過程！
1.熱處理簡介熱處理及其特點(diǎn)
熱處理是指金屬材料在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻一種獲得預(yù)期組織和性能的金屬熱加工工藝。
工藝特點(diǎn)
與其它加工工藝相比，金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，熱處理通常不會改變工件的形狀和整體化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織或工件表面的化學(xué)成分來賦予或提高工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，肉眼看不到這個(gè)。
2.熱處理工藝分類熱處理工藝分類
金屬熱處理工藝一般可分為：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不同的類別可以分為幾種不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可以獲得不同的組織，從而具有不同的性能。
3.鋼鐵熱處理工藝鋼是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料。鋼顯微組織復(fù)雜，可通過熱處理控制，因此鋼的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。此外，鋁、銅、鎂、鈦及其合金也可以通過熱處理改變其機(jī)械、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。
鋼鐵熱處理工藝制定依據(jù)-鐵碳相圖
鐵碳相圖中的幾個(gè)重要點(diǎn)、線和溫度
符號C溫度為1148℃，含碳量0.43%，E溫度1148℃，含碳量2.11%，碳在γ-Fe最大溶解度K溫度727℃，含碳量6.69%，F(xiàn)e3C的成分P溫度727℃，含碳量0.0218%，碳在α-Fe最大溶解度S溫度727℃，含碳量0.77%，共析點(diǎn)GS（A3）奧氏體轉(zhuǎn)化為鐵素體的開始線ES（Acm）奧氏體中碳的溶解度線PSK（A1）AS→Fp Fe3C 分析轉(zhuǎn)換線PQ碳在鐵素體中的溶解度線
鋼的微組織結(jié)構(gòu)及性能
組織
力學(xué)性能奧氏體低硬度，低屈服強(qiáng)度，高塑性鐵素體低強(qiáng)度、低硬度、高塑性和韌性滲碳體高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性，低塑性和韌性珠光體性能取決于組織形式萊氏體高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性退火退火工藝可分為：全退火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火等。
操作方法
加熱鋼件Ac3 30~50℃或Ac1 30~50℃或Ac1以下溫度(可查閱相關(guān)信息)后，一般隨爐溫緩慢冷卻。目的
降低硬度，提高塑性，提高切削加工和壓力加工性能；
細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能，為下一步做準(zhǔn)備；
消除冷熱加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)用要點(diǎn)
鍛件、焊接件及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳工具鋼、合金工具鋼、高速鋼；
一般在毛坯狀態(tài)下退火 。
正火操作方法
加熱鋼件Ac3或Accm 以上30~50℃，保溫后以冷卻速度略大于退火速度冷卻，一般為空冷。目的
降低硬度，提高塑性，提高切削加工和壓力加工性能；
細(xì)化晶粒，提高機(jī)械性能，為下一步做準(zhǔn)備；
消除冷熱加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)用要點(diǎn)
正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。淬火
操作方法
將鋼加熱到相變溫度Ac3或Ac保溫一段時(shí)間以上，然后在水、硝鹽、油或空氣中快速冷卻。目的
淬火一般是為了獲得高硬度的馬氏體組織，有時(shí)是為了獲得單一均勻的奧氏體組織，以提高一些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）的耐磨性和耐腐蝕性。
應(yīng)用要點(diǎn)
碳鋼和合金鋼一般用于含碳量大于0.3%；
淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時(shí)會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌性，因此需要回火以獲得更好的綜合力學(xué)性能。
回火操作方法
將淬火的鋼件重新加熱至Ac保溫后，在空氣或油、熱水、水中冷卻以下溫度。目的
淬火后減少或消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件變形開裂；
調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所需的力學(xué)性能；
穩(wěn)定工件尺寸。
應(yīng)用要點(diǎn)
淬火后保持高硬度和耐磨性，提高彈性和屈服強(qiáng)度，保持高沖擊韌性和塑性，有足夠的強(qiáng)度。
一般鋼盡量避免230~280度不銹鋼400度~回火在450度之間，因?yàn)榇藭r(shí)會產(chǎn)生回火脆性。
調(diào)質(zhì)操作方法
淬火后高溫回火稱為調(diào)質(zhì)，即鋼件加熱至比淬火時(shí)高10~20度溫度，絕緣后淬火，然后400度~在720度的溫度下回火。目的
提高切削性能，提高加工表面光潔度；
淬火時(shí)減少變形開裂；
綜合力學(xué)性能好。
應(yīng)用要點(diǎn)
適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼合金工具鋼和高速鋼；
不僅可以作為各種重要結(jié)構(gòu)的最終熱處理，還可以作為一些緊密部件，如絲杠，以減少變形。
時(shí)效操作方法
將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時(shí)冷卻20小時(shí)或更長時(shí)間。目的
鋼淬火后穩(wěn)定組織，減少儲存或使用過程中的變形；
磨削后降低淬火和內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定形狀和尺寸。
應(yīng)用要點(diǎn)
適用于淬火后的各種鋼種；
常用于要求形狀不變的緊密工件，如緊密絲杠、測量工具、床箱等。
4、固溶處理
固溶處理操作方法
將合金加熱到高溫(980~12500℃）保持單相區(qū)恒溫是將過剩相完全溶解到固溶體中厚度的快速冷卻。
目的
獲得單相奧氏體組織；
提高鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理做好準(zhǔn)備；
充分溶解合金中的各種相，增強(qiáng)固溶體，提高韌性和耐腐蝕性；
為了繼續(xù)加工或成型，消除應(yīng)力和軟化。
應(yīng)用要點(diǎn)
固溶溫度應(yīng)根據(jù)合金的使用溫度進(jìn)行調(diào)整，環(huán)境溫度越高，冷卻速度越快，飽和度越高。
5、深冷處理深冷處理
操作方法
在低溫介質(zhì)(如干冰、液氮)中冷卻淬火鋼件－40～－80℃或較低，溫度均勻后取出均溫至室溫。
目的
將淬火鋼件中的殘余奧氏體全部或大部分轉(zhuǎn)化為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和疲勞極限；
穩(wěn)定鋼組織 ，穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。
應(yīng)用要點(diǎn)
鋼件淬火后應(yīng)立即冷卻，然后低溫回火，以消除低溫冷卻時(shí)的內(nèi)應(yīng)力；
冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密件。{ x}
6、表面熱處理表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。
火焰加熱表面淬火
操作方法
用氧－乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。目的
提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持韌性狀態(tài)。應(yīng)用要點(diǎn)
多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為2～6mm；
適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。
感應(yīng)加熱表面淬火
操作方法
將鋼件放入感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時(shí)間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。目的
提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部保持韌性狀態(tài)。應(yīng)用要點(diǎn)
多用于中碳鋼和中堂合金結(jié)構(gòu)鋼制件；
由于肌膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一般為1～2mm，中頻淬火一般為3～5mm，高頻淬火一般大于10mm。
7、化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。
滲碳操作方法
將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900～950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。目的
提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。應(yīng)用要點(diǎn)
用于含碳量為0.15％～0.25％的低碳鋼和低合金鋼制件，一般滲碳層深度為0.5～2.5mm；
滲碳后必須進(jìn)行淬火，使表面得到馬氏體，才能實(shí)現(xiàn)滲碳的目的。
氮化
操作方法
利用在500～600度時(shí)氨氣分解出來的活性氮原子，使鋼件表面被氮飽和，形成氮化層。目的
提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗蝕能力。應(yīng)用要點(diǎn)
多用于含有鋁、鉻、鉬等合金元素的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，以及碳鋼和鑄鐵，一般氮化層深度為0.025～0.8mm。
碳氮共滲
操作方法
向鋼件表面同時(shí)滲碳和滲氮。目的
提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗蝕能力。應(yīng)用要點(diǎn)
多用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及工具鋼制件，一般氮化層深0.02～3mm；
氮化后還要淬火和低溫回火。
來源：材易通
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