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金屬熱處理


       金屬熱處理工藝一般包括加熱₪•◕│✘、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☁↟·••,早是採用木炭和煤作為熱源☁↟·••,進而應用液體和氣體燃料✘◕│。電的應用使加熱易於控制☁↟·••,且無環境汙染✘◕│。利用這些熱源可以直接加熱☁↟·••,也可以透過熔融的鹽或金屬☁↟·••,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☁↟·••,常常發生氧化₪•◕│✘、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)☁↟·••,這對於熱處理後零件的表面性能有不利的影響✘◕│。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中₪•◕│✘、熔融鹽中和真空中加熱☁↟·••,也可用塗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引數之一☁↟·••,選擇和控制加熱溫度☁↟·••,是保證熱處理質量的主要問題✘◕│。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☁↟·••,使內外溫度一致☁↟·••,使顯微組織轉變完全☁↟·••,這段時間稱為保溫時間✘◕│。採用高能密度加熱和表面熱處理時☁↟·••,加熱速度極快☁↟·••,一般就沒有保溫時間☁↟·••,而化學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慢☁↟·••,正火的冷卻速度較快☁↟·••,淬火的冷卻速度快✘◕│。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₪•◕│✘、表面熱處理和化學熱處理三大類✘◕│。根據加熱介質₪•◕│✘、加熱溫度和冷卻方法的不同☁↟·••,每一大類又可區分為若干不同的熱處理工藝✘◕│。同一種金屬採用不同的熱處理工藝☁↟·••,可獲得不同的組織☁↟·••,從而具有不同的效能✘◕│。鋼鐵是工業上應用廣的金屬☁↟·••,而且鋼鐵顯微組織也為複雜☁↟·••,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☁↟·••,然後以適當的速度冷卻☁↟·••,以改變其整體力學效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☁↟·••,根據材料和工件尺寸採用不同的保溫時間☁↟·••,然後進行緩慢冷卻☁↟·••,目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態☁↟·••,獲得良好的工藝效能和使用效能☁↟·••,或者為進一步淬火作組織準備✘◕│。正火是將工件加熱到適宜的溫度後在空氣中冷卻☁↟·••,正火的效果同退火相似☁↟·••,只是得到的組織細☁↟·••,常用於改善材料的切削效能☁↟·••,也有時用於對一些要求不高的零件作為熱處理✘◕│。
       淬火是將工件加熱保溫後☁↟·••,在水₪•◕│✘、油或其它無機鹽₪•◕│✘、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻✘◕│。淬火後鋼件變硬☁↟·••,但同時變脆✘◕│。為了降低鋼件的脆性☁↟·••,將淬火後的鋼件在高於室溫而低於650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫☁↟·••,再進行冷卻☁↟·••,這種工藝稱為回火✘◕│。退火₪•◕│✘、正火₪•◕│✘、淬火₪•◕│✘、回火是整體熱處理中的“四把火”☁↟·••,其中的淬火與回火關係密切☁↟·••,常常配合使用☁↟·••,缺一不可✘◕│。“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同☁↟·••,又演變出不同的熱處理工藝✘◕│。為了獲得一定的強度和韌性☁↟·••,把淬火和高溫回火結合起來的工藝☁↟·••,稱為調質✘◕│。某些合金淬火形成過飽固溶體後☁↟·••,將其置於室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間☁↟·••,以提高合金的硬度₪•◕│✘、強度或電性磁性等✘◕│。這樣的熱處理工藝稱為時效處理✘◕│。

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