金属热处理基础和指南-热处理工艺的阶段和类型

2021.12.10

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一数控部分和模具。一般来说,它可以保证和提高工件的各种性能,如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善坯料的组织和应力状态,从而方便各种冷加工和热加工。那么什么是金属热处理,热处理工艺的阶段和类型是什么?

什么是金属热处理?

金属热处理是将金属工件在一定的介质中加热到合适的温度,在该温度下保持一定的时间,以不同的速度冷却,通过改变金属材料的表面或内部结构来控制其性能的过程。欧宝官网首页与其他工艺相比,热处理一般不会改变工件的形状和整体化学成分,而是通过改变工件内部的微观组织或表面的化学成分来给予或改善工件的性能。

钢是机械工业中使用最广泛的材料。钢的显微组织复杂,可以通过热处理来控制。因此,钢材的热处理是最常见的。此外,铝、铜、镁、钛及其合金也可以通过热处理改变其机械、物理和化学性能,以获得不同的性能。

热处理工艺的阶段和类型

热处理过程包括三个不同的阶段:加热、浸泡和冷却。有时只有加热和冷却。

-加热:热处理的重要步骤之一。金属热处理有许多加热方法。木炭和煤首先被用作热源,然后使用液体和气体燃料。电加热的应用使加热易于控制,不污染环境。这些热源可以直接加热,也可以通过熔盐或金属甚至漂浮颗粒间接加热。当金属加热时,工件暴露在空气中,经常发生氧化和脱碳,这对热处理后的零件表面性能有非常不利的影响。因此,金属通常应在受控气氛或保护气氛、熔盐和真空中加热,或通过涂层或包装进行保护。

-冷却:也是热处理过程中不可缺少的一个步骤。不同工艺的冷却方式不同,主要控制冷却速度。一般情况下,退火冷却速度最慢,正火冷却速度较快,淬火冷却速度较快。但是,由于钢种不同,要求也不同。例如,空气硬化钢可以以与正火相同的冷却速率硬化。

钢是工业上应用最广泛的金属,钢的显微组织也是最复杂的,所以钢的热处理工艺有很多种。钢铁热处理有四种基本工艺:退火、正火、淬火和回火。

-退火:工件加热到适当的温度,采用不同保持时间根据材料和工件尺寸,然后慢慢冷却(冷却速度最慢),为了使金属内部结构达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和服务性能,或准备进一步淬火的结构。

—正火:将工件加热到合适的温度,在空气中冷却。正火处理的效果与退火处理相似,但得到的组织更细化。它常用于提高材料的切削性能,有时用于一些要求较低的零件作为最终热处理。欧宝官网首页

-淬火:工件加热保温后,在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬火介质中迅速冷却。淬火后,钢同时变得硬而脆。

-回火:为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温、低于710℃的适当温度下长时间保温,然后冷却。

退火、正火、淬火和回火是热处理的四种工艺。淬火和回火是密切相关的,经常一起使用。这四种工艺演变成不同的热处理工艺,有不同的加热温度和冷却方法。为了获得一定的强度和韧性,淬火与高温回火相结合的过程称为淬火回火。某些合金经淬火形成过饱和固溶体后,在室温或稍高的适宜温度下长时间保存,以提高合金的硬度、强度或电磁性能。这样的热处理工艺称为时效处理。将压力加工变形与热处理有效紧密结合,使工件获得强韧性良好结合的方法称为热机械处理。

在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理。既能防止零件氧化脱碳,保持处理后零件的表面,提高零件的性能,又能用渗剂进行化学热处理。表面热处理是一种金属热处理工艺,只加热零件的表面以改变其机械性能。为了只加热工件的表层而不将过多的热量传递到零件内部,所使用的热源必须具有较高的能量密度,即:在单位面积上给予工件较大的热能,使工件表面层或部分在短时间或瞬间达到高温。化学热处理是一种通过改变工件表面化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。