热处理工艺比较
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究
铝合金镁合金热处理工艺的比较研究铝合金和镁合金是现代工业中常见的金属材料，在汽车、航空、航天以及电子等领域都有广泛应用。
然而，这两种材料在使用过程中会遇到很多问题，例如强度不足、耐腐蚀性差等。
因此，需要进行热处理处理来改变这些材料的组织结构和性能特点。
本文将对铝合金和镁合金的热处理工艺进行比较研究，以探究哪种材料的热处理效果更好。
一、铝合金的热处理工艺铝合金是由铝、铜、锰、镁、硅等元素组成的合金，具有轻weight、高强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
铝合金通过热处理可以改善其强度和硬度，提高其耐腐蚀性和可加工性。
铝合金的热处理工艺包括固溶退火、时效处理和淬火等步骤：1.固溶退火：在480℃左右的温度下进行加热处理，使铝合金的固溶体中溶解其他元素，形成均匀的单相固溶体。
该过程可以增加铝合金的可加工性和塑性。
2.时效处理：在固溶退火后，将铝合金加热至100-200℃，使合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
该过程可以提高铝合金的强度和硬度。
3.淬火处理：在铝合金表面形成一层较硬的表面层，以提高铝合金的磨损耐用度。
二、镁合金的热处理工艺镁合金是由镁、铝、锌、锶、锗等元素组成的合金，具有轻weight、高比强度、高耐腐蚀性和良好的可加工性等特点。
镁合金也需要进行热处理来改变其组织结构和性能特点。
镁合金的热处理工艺一般包括固溶退火、时效处理、淬火和强化等步骤：1.固溶退火：在400-500℃的温度下进行加热处理，使镁合金中的固溶体达到均匀的状态。
2.时效处理：在固溶退火后，在100-250℃的温度下对镁合金进行时效处理，使镁合金中的固溶体分解，形成脆性和硬度较高的质体。
3.淬火：该步骤可使镁合金表面形成一层较硬的表面层，以提高其耐磨性。
4.强化：将镁合金固溶体中的氢、氧、氮等元素去除，使镁合金的组织结构更加致密，且具有良好的塑性和可加工性。
三、铝合金与镁合金热处理的比较1.机械性能比较铝合金的热处理可以大大提高其强度和硬度，但会降低其可塑性和韧性。
各种热处理工艺介绍
第4章热处理工艺热处理工艺种类很多，大体上可分为普通热处理（或叫整体热处理），表面热处理，化学热处理，特殊热处理等。
4.1钢的普通热处理4.1.1退火将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），的热处理工艺叫做退火。
退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。
退火的目的：z降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工；z均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备；z消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。
退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。
一、退火方法的分类常用的退火方法，按加热温度分为：临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火碳钢各种退火和正火工艺规范示意图：1、完全退火工艺：将钢加热到Ac3以上20~30℃℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全A化）。
完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。
低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工；过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时，Fe3CⅡ会以网状沿A晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。
目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。
亚共析钢完全退火后的组织为F+P。
实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。
2、等温退火完全退火需要的时间长，尤其是过冷A比较稳定的合金钢。
如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。
工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使AÆP然后空冷至室温的热处理工艺。
机械加工常见热处理工艺
渗碳渗碳热处理渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。
相似的还有低温渗氮处理。
这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
概述渗碳（carburizing/carburization）是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。
最早是用固体渗碳介质渗碳。
液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。
美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。
30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。
60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。
至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。
分类按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。
气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。
固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。
液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，―603‖渗碳剂等。
钢的五种热处理工艺
钢的五种热处理工艺热处理工艺——外表淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1、把金属材料加热到相变温度〔700度〕以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。
2、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。
3、把金属材料加热到相变温度〔800度〕以上，保温一段时间后再在特定介质中〔水或油〕快速冷却叫淬火。
◆外表淬火•钢的外表淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的外表层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，外表层还不断地被磨损，因此对一些零件外表层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有外表强化才能满足上述要求。
由于外表淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，外表淬火主要有感应加热外表淬火、火焰加热外表淬火、电接触加热外表淬火等。
感应外表淬火后的性能:1.外表硬度：经高、中频感应加热外表淬火的工件，其外表硬度往往比普通淬火高2～3 单位〔HRC〕。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比拟高，外表的高的压应力等综合的结果。
3.疲劳强度：高、中频外表淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
一般硬化层深δ＝〔10～20〕％D。
较为适宜，其中D。
为工件的有效直径。
◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢那么是粒状珠光体。
总之退火组织是接近平衡状态的组织。
•退火的目的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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
铸钢件常见热处理工艺
铸钢件常见热处理按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火(工艺代号：5111)、正火(工艺代号：5121)、均匀化处理、淬火(工艺代号：5131)、回火(工艺代号：5141)、固溶处理(工艺代号：5171)、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。
1．退火(工艺代号：5111) 退火是将铸钢件加热到Ac3以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。
退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。
碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。
适用于所有牌号的铸钢件。
图11—4为几种退火处理工艺的加热规范示意图。
表ll—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。
2．正火(工艺代号：5121) 正火是将铸钢件目口热到Ac3温度以上30～50℃保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。
图11—5为碳钢的正火温度范围示意图。
正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也司作为以后热处理的预备处理。
正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。
经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。
一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。
正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
3．淬火(工艺代号：5131) 淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。
或Ac＆#8226;以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。
铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能。
图11—6为淬火回火工艺示意图。
铸钢件淬火工艺的主要参数：(1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。
正火与淬火热处理工艺的差异
正火与淬火热处理工艺的差异
正火与淬火热处理工艺的差异：
1.工艺目的：
正火是将含有机体内亚原子（氢、氧、硫等）外加成分向有规律的排
列方向形成一定的结构，改善工件外形、性能、质量和一定范围内消
除应力，提高机械性能的热处理工艺。
淬火是对钢材表面施加高温，然后在钢材内部产生超过金属韧性和硬
度限界的淬火应力，使淬火层淬火深度以内的金属韧性、强度、硬度、磨损性和耐腐蚀性等特性得到提高。
2.热处理温度：
正火的温度一般为850～1050℃，可以进行室温到1000℃及以上的正
火处理，取决于钢材的性能要求。
淬火的温度一般在700～900℃，不同材料的淬火温度各异，普通碳素
钢淬火温度一般在720～830℃。
3.处理时间：
正火时间要求比较长，一般在30min～4h不等，过程中要使用相对的缓冷措施。
淬火时间一般在半小时左右，有的更短；通常正火时间比淬火时间长得多。
4.处理后的状态：
正火处理后是整体淬火处理的状态，处理后的工件表面学有一层氧化物，比表面硬度和力学性能提高不多。
淬火处理后，工件表面光滑，容易清洗，有一定程度的抗疲劳性能，表面硬度和力学性能有明显提高。
5.应用范围：
正火处理一般应用在钢结构、大件机械零件、曲轴、机械螺栓和一些高负荷条件下需要偏析结构机件等。
淬火处理一般应用在凿工具、扳手、锻件、轴承、连接螺栓、棘轮等具有较高的强度和硬度要求的零件。
[知识]表面淬火与化学热处理工艺异同点
![[知识]表面淬火与化学热处理工艺异同点](https://img.taocdn.com/s3/m/f507956f1611cc7931b765ce0508763231127476.png)
表面淬火与化学热处理工艺异同点摘要：介绍表面淬火与化学热处理的工艺的不同以及各自的分类、加工方法。
关键词：表面淬火化学热处理异同点表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织。
而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。
表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些台金钢。
化学热处理是将工件表面渗进了某些化学元素的原子，改变了表层的化学成份，使表面能得到高硬度或某些特殊的物理、化学性能。
而心部组织成份不变，仍保留原来的高塑性。
高韧性的性能，这样在工件截面上就有截然不同的化学成份与组织性能。
化学热处理生产周期长，不便于实现机械化、自动化生产，工艺复杂，质量不够稳定，辅助材料消耗多、费用大、成本高，许多情况下还需要贵重的合金钢。
化学热处理只在获得表面层的更高硬度与某些特殊性能及心部的高韧性等方面优于表面淬火。
表面淬火：钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
三维网技术论坛3 N: A0 ? E/ p$ X+ i1 W! _1 K$ z感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热• 感应加热的基本原理将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。
这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
四大热处理工艺
四大热处理工艺
热处理工艺是一种通过改变材料的物理结构、化学成分和性质来改善其性能的技术。
在热处理工艺中，有四项主要的工艺，分别是退火、淬火、回火以及表面处理。
这四种热处理工艺都具有不同的特点和应用范围，并被广泛应用于现代工业生产中。
1. 退火工艺
退火工艺是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却至室温的工艺。
此工艺可以减少材料中的残余应力和提高硬度，改善材料的延展性和韧性，提高材料的加工性能，适用于铸造、锻造和变形加工等多种材料加工领域。
退火的最佳温度和持续时间会因材料不同而异。
2. 淬火工艺
淬火是将金属材料加热到一定温度后，通过迅速冷却来改变材料的组织结构和性质的工艺。
此工艺可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，适用于制造各种机械零部件、工具等。
淬火温度、冷却速度和时间会对最终的材料性能产生显著的影响。
3. 回火工艺
回火工艺是在淬火后，将已经变硬的材料重新加热到一定温度，然后缓慢冷却的工艺。
此工艺可以减轻材料的脆性，并使其具有较好的延展性和韧性，适用于制造各种高强度零部件，如弹簧、轴承、齿轮等。
回火的最佳温度、时间和冷却速度也会因材料不同而异。
4. 表面处理工艺
表面处理工艺是将材料表面进行改性的工艺，包括氮化、硬化、镀膜等多种方法。
通过这些方法可以改善材料表面硬度、抗腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性等，适用于制造各种高性能零部件和设备。
综上所述，四种热处理工艺在现代工业中都具有广泛的应用。
不同材料和加工要求会产生不同的需要，因此选择合适的热处理工艺不仅可以改善材料的性能，也可以提高生产效率，实现工业生产的可持续发展。
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退火
概念：将钢加热到低于或高于A
c1
点温度，保持一定时间后随炉缓慢冷却，以获得接近于平衡状态的组织。
目的：降低钢的硬度、改善切削加工性能；消除应力或加工硬化、提高塑性，便于继续冷加工；消除组织缺陷，提高工艺性能和使用性能；细化晶粒、改善碳化物的分布和形态，为最终热处理作好组织准备。
常用退火工艺
扩散退火（均匀退火）：为了改善或消除在冶金过程中形成的成分不均匀性及夹杂物偏聚而进行的退火。
加热温度一般高于A
c3
以上150~250℃，加热速度不宜过快，应控制在100~200℃，加热后随炉冷却至350℃左右出炉空冷。
一般安排在钢锭开坯，锻轧之后进行。
完全退火：将钢加热到A
c3
以上30~50℃，保持一定时间后缓慢冷却以获得接近于平衡状态组织的工艺。
主要应用于消除亚共析钢中因停锻温度过高而引起粗大晶粒、铸件在浇注后冷却不当形成魏氏组织、轧制工艺不合要求而产生带状组织等缺陷。
等温退火：加热温度与完全退火大致相似，只是冷却方式不同，其冷却方式是使高温奥氏体以较快的速度冷却至A
r1
以下某一温度等温一段时间，使奥氏体完全分解转变成珠光体，然后出炉空冷。
球化退火：将工件加热到A
c1+30-50℃保温后缓冷或者加热后冷却到略低于A
r1
的温度下保温。
主要用于共析和过共析钢及合金工具钢，主要目
的在于降低硬度，改善切削加工系，为淬火处理作好组织准备。
低温退火（去应力退火）：主要用于消除切削加工和铸件、锻件、焊接件中因快冷而引起的参与内应力以稳定尺寸，避免引起变形。
碳钢和低合金钢为550~650℃，高合金钢为600~750℃，退火保温时间约1~2小时，退火后的冷却均应缓慢。
正火
定义：把钢加热到临界点A
c3或A
ccm
以上30~50℃或更高的温度，保温足够时间，然后再空气中冷却的工艺方法。
目的：低碳钢正火的目的之一是提高切削性能；过共析钢正火，主要是为了消除网状碳化物。
工艺规范：含碳量低于%的钢，应适当提高加热温度（A
r1
+100℃）；过共析钢正火，加热温度应比正常值稍高出20~40℃，采用较大冷却速度；
对于某些锻件中的过热组织或铸件的粗大组织，一次正火后不能达到细化组织的目的应进行两次重复正火，第一次正火采用高于A
c3
以上150~200℃，第二次正火采用正常加热温度进行。
淬火
定义：将钢加热到临界温度（A
c3或A
c1
）以上，保温一定时间后随之以大于临界冷却速度（V
c
）的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体
或下贝氏体组织的工艺方法。
目的：提高工件中硬度和耐磨性；提高强韧性；提高弹性；获得某些物理化学性能。
工艺规范
亚共析钢淬火加热温度是A
c3+30~50℃，淬火后可得到细晶粒的马氏体组织；过共析钢淬火加热温度是A
c1
+30~50℃。
对于中小件的淬火加热时间多按来计算，为加热系数，K为装炉系数，一般去1~，D为有效厚度。
应该在保证热处理质量的前提下，尽可能采用快速加热方法。
单液淬火：将奥氏体化的工件直接淬入单一的淬火介质中的方法。
双重冷却淬火：由于单一淬火介质不能满足某些工件对淬火变形及组织性能的要求，所以采用先后在两种介质中进行冷却的方法。
分级淬火：将奥氏体化后的工件首先淬入温度较低的分级盐浴中停留一段时间，使工件的表面与心部温差减小，再取出空冷工件在缓慢冷速下进行马氏体相变的淬火方法。
温度的等温盐浴中较长时间保温使其获得贝氏体组织，然后空冷。
等温淬火：将工件淬入低于B
s
冷处理：将淬火至室温的工件继续冷却到零度以下的处理方法。
回火
定义：将淬火后的钢加热到低于Ac1临界温度，保持一段时间而后再冷却到室温的工艺。
目的：回火工艺是淬火后必不可少的后续工序，主要目的是消除应力、调整性能、稳定组织。
界温度（A
c3
或
A
c1
）以上，保温一定时间后随之以大于临界冷却速度
（V
c
）的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的工艺方法。
度和耐磨性；
提高强韧性；
提高弹性；获
得某些物理化
学性能。
加热温度：亚共析
钢淬火加热温度是
A
c3
+30~50℃，淬火
后可得到细晶粒的
马氏体组织；过共
析钢淬火加热温度
是A
c1
+30~50℃。
对于中小件的淬火
加热时间多按
来计算，
为加热系数，K
为装炉系数，一般
去1~，D为有效厚
度。
加热速度：应该在
单液淬火：将奥
氏体化的工件直接
淬入单一的淬火介
质中的方法。
双重冷却淬火：
由于单一淬火介质
不能满足某些工件
对淬火变形及组织
性能的要求，所以采
用先后在两种介质
中进行冷却的方法。
分级淬火：将奥
氏体化后的工件首
先淬入温度较低的
分级盐浴中停留一
型砂、砂芯
干型砂、半干型砂、湿型砂油砂、合脂砂、树脂砂。