常见的金属热处理
机械基础03-3.3金属材料的热处理
第三节金属材料的热处理一、概论：1.热处理：热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
2.热处理的目的：①提高零件的使用性能；②充分发挥钢材的潜力；③延长零件的使用寿面；④改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。
3.钢的热处理方法：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。
4.热处理使钢性能发生变化的原因：由于铁有同素异转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。
二、退火：1.概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。
2.退火的主要目的是：①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；②细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织上的准备；③消除钢中的残余内应力，以防止变形帮开裂。
3.退火的方法：①完全退火的应用：中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。
②球化退火的应用：适用于共析钢及过共析钢。
如碳素工具钢，合金工具钢、轴承钢等。
③去应力退火的应用：消除塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余内应力。
三、正火1.概念：将钢加热到一定温度，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。
2.应用：①善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；②正火可细化晶粒；③消除过共析钢中的网状渗碳体，改善钢的力学性能，并为球化退火作组织准备；④代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火。
四、淬火1.概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺称为淬火；2.目的：主要获得马氏体，提高钢的强度和硬度。
3.钢的淬氏性和淬硬性4.淬火缺陷：①氧化与脱碳②过热和过烧③变形与开裂④硬度不足五、回火1.概念：将钢淬火后，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
2.回火目的：①消除内应力；②获得所需要的力学性能；③稳定组织和尺寸。
金属材料热处理方法有几种
金属材料热处理方法有几种？各有什么特点？金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。
(1) 退火处理退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。
①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20〜30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400〜500(，然后在空气中冷却。
完全退火适用于含碳量小于0.83%的铸造、锻造和焊接件。
目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。
② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。
对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500〜600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。
低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。
采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。
③ 正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。
正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。
正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。
正火时钢的加热温度为753〜900°C。
(2) 淬火及回火处理淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。
回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。
钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。
① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58〜64范围内。
适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。
回火温度为150〜250匸。
② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。
热处理的标准
热处理的标准热处理是一种通过加热和冷却金属材料来改变其物理和机械性能的方法。
热处理的标准对于确保材料的质量和性能至关重要。
本文将介绍热处理的标准，包括热处理的定义、常见的热处理方法和标准以及热处理的应用。
热处理是指将金属材料加热到一定温度，然后通过控制冷却速度来改变其晶体结构和性能的过程。
热处理可以显著提高金属材料的硬度、强度、韧性和耐腐蚀性能，从而满足不同工程和制造领域的需求。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，目的是消除材料内部的应力和改善其塑性。
正火是将金属材料加热到适当温度，然后在空气中冷却，以提高材料的硬度和强度。
淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却，以产生马氏体组织，从而提高材料的硬度。
回火是在淬火后将金属材料加热到较低的温度，然后冷却，以提高材料的韧性和耐腐蚀性能。
热处理的标准主要包括热处理工艺规范、热处理设备和工具的要求以及热处理后材料的性能测试标准。
热处理工艺规范包括热处理温度、保温时间、冷却速度和冷却介质等参数的要求。
热处理设备和工具的要求包括炉子、淬火介质、回火炉和温度计等设备的性能和精度要求。
热处理后材料的性能测试标准包括硬度测试、拉伸测试、冲击测试和显微组织观察等项目的要求。
热处理的应用广泛，涉及到航空航天、汽车制造、机械制造、电子电器和建筑等领域。
在航空航天领域，热处理可以提高航空发动机零部件的耐高温和耐磨损性能。
在汽车制造领域，热处理可以提高汽车发动机零部件和车身结构材料的强度和耐久性。
在机械制造领域，热处理可以提高机械零部件的耐磨损和抗拉伸性能。
在电子电器领域，热处理可以提高电子元器件和电气设备的耐腐蚀和耐热性能。
在建筑领域，热处理可以提高建筑结构材料的抗风压和耐候性能。
总之，热处理的标准对于确保材料的质量和性能至关重要。
通过遵循热处理的标准，可以确保热处理工艺的稳定性和可靠性，从而满足不同工程和制造领域的需求。
金属的热处理工艺
金属的热处理工艺金属热处理工艺是通过加热和冷却金属材料来改变其物理和化学性质的过程。
这种工艺在金属材料的生产和加工过程中起着至关重要的作用。
热处理工艺可以改变金属材料的硬度、强度、韧性、耐蚀性和其他性能，从而满足不同工程应用的需求。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个基本步骤。
首先，将金属材料加热到一定温度，使其达到所需的组织状态。
不同的金属需要不同的加热温度和时间来达到最佳效果。
保温是将加热后的金属材料保持在一定温度下一段时间，以确保材料的组织均匀化。
最后，通过合适的冷却方法，使金属材料迅速冷却到室温，固定其新的组织状态。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热到足够高的温度，然后缓慢冷却，以减轻材料内部的应力，改善其韧性和可加工性。
正火是将金属材料加热到临界温度以上，然后以适当速率冷却，以增加材料的硬度和强度。
淬火是将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使材料快速固化，从而获得高硬度和强度。
回火是在淬火后将金属材料再次加热到适当温度，然后冷却，以减轻淬火过程中产生的应力，提高材料的韧性和可靠性。
除了这些基本的热处理工艺，还有一些特殊的工艺，如表面硬化、气体渗碳、氮化等。
表面硬化是通过在金属表面形成硬质层，以提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
气体渗碳是将金属材料暴露在富含碳的气体环境中，使其表面富含碳元素，从而增加材料的硬度和耐磨性。
氮化是将金属材料暴露在氮气环境中，使其表面形成氮化层，从而提高材料的硬度和耐磨性。
金属热处理工艺的效果与多个因素有关，包括材料的成分、形状和尺寸，加热和冷却速率，以及工艺参数的控制等。
为了获得理想的效果，需要根据具体的材料和应用要求来选择适当的热处理工艺。
金属热处理工艺是一项重要的工艺，通过改变金属材料的组织状态，可以改善其性能和使用特性。
不同的热处理工艺可以使金属材料具有不同的硬度、强度、韧性和耐蚀性，以满足不同工程应用的需求。
正确选择和控制热处理工艺对于确保金属制品的质量和性能至关重要。
热处理的四个阶段
热处理的四个阶段
四种常见热处理方法是：
1、退火：将工件加热到适当温度，保温一定的时间，最后进行缓慢冷却的金属热处理工艺，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，另外退火也经常作为淬火的预处理工作；
2、正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理；
3、淬火：将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却，淬火后钢件变硬，但同时变脆，淬火的目的主要是为了提高钢材的硬度；
4、回火：为了降低淬火后钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。
常规热处理方法
常规热处理方法一、热处理概述热处理是金属材料加工过程中重要的一部分，通过控制材料的加热和冷却过程，可以改变金属的组织结构和性能。
常规热处理方法是一组常用的金属热处理工艺，包括退火、正火、淬火和回火等。
二、退火退火是指将材料加热至一定温度，保持一定时间后，缓慢冷却至室温的过程。
退火的主要目的是消除材料的应力和组织缺陷，提高材料的延展性和韧性。
退火可以分为全退火和局部退火两种。
全退火的步骤如下：1.加热：将材料加热至合适的温度，通常为材料的临界温度以上。
2.保温：保持材料在加热温度下的一段时间，使其达到热平衡。
3.冷却：将材料缓慢冷却至室温，通常使用炉冷或空冷的方式。
局部退火的步骤如下：1.加热：将需要退火的部分区域加热至适当的温度。
2.保温：保持局部区域在加热温度下的一段时间，使其达到热平衡。
3.冷却：将局部区域缓慢冷却至室温，通常使用炉冷或空冷的方式。
三、正火正火是将材料加热至一定温度，保持一定时间后，通过适当的冷却方式使其达到所需的组织状态。
正火的主要目的是提高材料的硬度和强度，改善其耐磨性和耐蚀性。
正火的步骤如下：1.加热：将材料加热至适当的温度，通常为材料的临界温度以上。
2.保温：保持材料在加热温度下的一段时间，使其达到热平衡。
3.冷却：通过不同的冷却方式，使材料达到所需的组织状态。
常见的冷却方式包括水冷、油冷和风冷等。
四、淬火淬火是将材料加热至适当的温度，保持一定时间后，迅速冷却至室温的过程。
淬火的主要目的是在较短的时间内使材料产生马氏体转变，从而提高材料的硬度和强度。
淬火的步骤如下：1.加热：将材料加热至适当的温度，通常为材料的临界温度以上。
2.保温：保持材料在加热温度下的一段时间，使其达到热平衡。
3.迅速冷却：通过水冷、油冷或盐浴冷却等方式，使材料迅速冷却至室温。
五、回火回火是指将已经淬火的材料加热至适当的温度，保持一段时间后，缓慢冷却至室温的过程。
回火的主要目的是消除淬火产生的残余应力和改善材料的韧性。
金属热处理方法
金属热处理方法
1、退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料。
2、正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
3、淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
4、回火
操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火。
金属热处理的方法
金属热处理的方法将金属在固态范围内通过一定方式的加热、保温和冷却处理程序，使金属的性能和显微组织获得改善或改变，这种工艺方法称为热处理。
根据热处理的目的不同，有不同的热处理方法，主要可分为下述几种：（1）退火（代号Th）：在退火热处理炉内，将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上30~50℃左右，其显微组织将发生相变或部分相变，例如钢被加热到此温度时，珠光体将转变为奥氏体。
然后保温一段时间，再缓慢冷却（一般为随炉冷却）至室温出炉，这整个过程称为退火处理。
退火的目的是清除热加工时产生的内应力，使金属的显微组织均匀化（得到近似平衡的组织），改善机械性能（例如降低硬度，提高塑性、韧性和强度等），改善切削加工性能等等。
视退火处理工艺的不同，可分为普通退火、双重退火、扩散退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、光亮退火、完全退火、不完全退火等多种退火工艺方式。
（2）正火（代号Z）：在热处理炉内，将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上20~60℃左右，使显微组织全部变成均匀的奥氏体（例如钢在此温度时，铁素体完全转变为奥氏体，或者二次渗碳体完全溶解于奥氏体），保温一段时间，然后置于空气中自然冷却（包括吹风冷却和堆放自然冷却，或者单件在无风空气中自然冷却等多种方法），这整个过程称为正火处理。
正火是退火的一种特殊形式，由于其冷却速度比退火快，能得到较细的晶粒和均匀的组织，使金属的强度和硬度有所提高，具有较好的综合机械性能。
（3）淬火（代号C）：在热处理炉内，将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上30~50℃左右，使显微组织全部转变成均匀的奥氏体，保温一段时间，然后快速冷却（冷却介质包括水、油、盐水、碱水等等），获得马氏体组织，可显著提高金属的强度、硬度和耐磨性等等。
淬火时的快速冷却导致的急剧组织转变会产生较大的内应力，并使脆性增大，因此必须随后及时进行回火处理或时效处理，以获得高强度与高韧性相配合的性能，一般较少仅仅采用淬火处理的工艺。
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1.退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
3.淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
4.回火
操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
目的：1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。
应用要点：1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
5.调质
操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，然后在400~720度的温度下进行回火。
目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综合力学性能。
应用要点：1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢；2. 不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理，而且还可以作为某些紧密零件，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。
6.时效
操作方法：将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷却。
目的：1. 稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。
应用要点：1. 适用于经淬火后的各钢种；2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件，如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。
7.冷处理
操作方法：将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰、液氮）中冷却到－60～－
80度或更低，温度均匀一致后取出均温到室温。
目的：1．使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体，从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限；2．稳定钢的组织，以稳定钢件的形状和尺寸。
应用要点：1．钢件淬火后应立即进行冷处理，然后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力；2．冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
8．火焰加热表面淬火
操作方法：用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。
目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持韧性状态。
应用要点：1．多用于中碳钢制件，一般淬透层深度为2～6mm；2．适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
9．感应加热表面淬火
操作方法：将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却。
目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部保持韧性状态。
应用要点：1．多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件；2．由于肌肤效应，高频感应淬火淬透层一般为1～2mm，中频淬火一般为3～5mm，高频淬火一般大于10mm．
10．渗碳
操作方法：将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。
目的：提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍然保持韧性状态。
应用要点：1．用于含碳量为0．15％～0．25％的低碳钢和低合金钢制件，一
般渗碳层深度为0．5～2．5mm；2．渗碳后必须进行淬火，使表面得到马氏体，才能实现渗碳的目的。
11．氮化
操作方法：利用在5．．～600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。
目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点：多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度为0．025～0．8mm．
12．氮碳共渗
操作方法：向钢件表面同时渗碳和渗氮。
目的：提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点：1．多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件，一般氮化层深0．02～3mm；2．氮化后还要淬火和低温回火。