金属热处理基础知识一
金属热处理基本知识
金属热处理基本知识金属热处理是一种通过加热和冷却来改变金属结构和性能的工艺，广泛应用于工业制造过程中。
本文将介绍金属热处理的基本知识，包括常见的热处理方法、热处理的目的以及热处理对金属材料性能的影响。
一、常见的热处理方法1. 固溶处理固溶处理是一种通过加热金属至其固溶温度，然后迅速冷却以增加金属的硬度和强度的方法。
常见的固溶处理方法包括淬火和时效处理。
淬火是将金属加热至固溶温度，然后迅速冷却以形成固溶体，从而提高金属的硬度和强度。
时效处理是在淬火后，将金属加热至适当温度保持一段时间，以达到固溶体中的晶粒溶解和析出硬化相的目的，提高金属的综合性能。
2. 马氏体转变马氏体转变是一种通过加热金属至马氏体起始温度，然后迅速冷却以在金属中形成马氏体组织的方法。
马氏体转变可以显著提高金属的强度和硬度，同时还可以改善其耐磨性能和韧性。
常见的马氏体转变方法包括淬火和回火。
淬火是将金属加热至马氏体起始温度，然后迅速冷却以形成马氏体，进而提高金属的硬度和强度。
回火是在淬火后，将金属加热至适当温度保持一段时间，使马氏体转变为较为稳定的组织，从而提高金属的韧性。
3. 回火处理回火处理是一种通过加热金属至适当温度，然后保温一段时间以改善金属的组织和性能的方法。
回火处理可以降低金属的硬度和强度，提高其韧性和延展性。
不同的回火处理参数可以得到不同的金属组织和性能。
常见的回火处理方法包括低温回火、中温回火和高温回火，分别适用于不同的金属材料和应用需求。
二、热处理的目的金属热处理的主要目的是改善金属材料的组织和性能，以满足特定的工艺和使用要求。
具体来说，热处理可以实现以下几个方面的目标：1. 提高金属的硬度和强度：通过热处理，可以使金属中的晶体细化，晶体界面增多，从而提高金属的硬度和强度。
2. 改善金属的韧性和延展性：热处理可以消除金属中的内应力和缺陷，减少晶界的孔洞，从而提高金属的韧性和延展性。
3. 提高金属的耐磨性和耐蚀性：通过调整金属的组织和相态，热处理可以增加金属的耐磨性和耐蚀性，提高其在恶劣环境下的使用寿命。
金属材料和热处理基本概念及基础知识-热处理工艺
淬透性一般可用淬火临界直径、截面硬度分布曲 线和端淬硬度分布曲线等表示。由于钢中化学成分的 波动，表示钢淬透性硬度曲线有一个波动范围，被称 为淬透性带。 钢材的淬透性与淬硬性是两个完全不同的概念。 淬火硬度高的不一定淬透性好，而硬度低的钢材也可 能具有高的淬透性。 一般机械制造行业大多以心部获得50％ 马氏体为 淬火临界直径标准，对于重要机加及军工行业则以心 部获得90 ％马氏体作为临界直径标准，以保证零件整 个截面都获得较高力学性能。
2.加热与保温时间
五、钢的回火与回火工艺
将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温后冷 却到室温的热处理工艺称回火。
1、回火的目的
• ⑴ 降低淬火钢的脆性，消除或减少淬火钢的内应力。 • ⑵ 提高钢的塑性和韧性，获得所要求的性能。
• ⑶ 稳定工件尺寸，降低硬度，便于切削加工。
第四节 钢的表面淬火
将钢加热到临界点以上（某些退火也可在临界点以下） 保温一定时间，随炉缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的 热处理工艺。主要用于铸、锻、焊件毛坯的热处理。
• 1、退火的目的 • 1）降低钢件硬度，便于切削加工。 • 2）消除工件内应力，稳定尺寸。
• 3）细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能。 • 4）为最终热处理做好组织准备。
一、钢的渗碳 渗碳是将钢件加热到奥氏体状态下，于富碳介质 中长时间加热，使碳原子渗入表层，增加钢件表层的 含碳量，然后通过淬火获得高硬度的马氏体组织，达 到提高强度、耐磨性及疲劳强度的目的。 渗碳一般用含碳0.1～0.25%的低碳钢。 渗碳—淬火+低温回火
1、渗碳方法
⑴ 气体渗碳（煤油、苯、甲醇+丙酮） 渗碳介质的分解—吸收—扩散三个基本过程。 主要应控制好加热温度（930 º C）和保温时间。 温度越高，渗速越大，扩散层越厚，但晶粒越大，使 钢变脆。保温时间取决于渗层厚度，但时间越长，扩 散速度减慢。钢件渗碳几小时到几十小时，可得到 0.5~2mm的渗碳层深度。 ⑵ 固体渗碳 ⑶ 液体渗碳
金属热处理基础知识
金属热处理基础知识金属热处理是指通过加热和冷却的方式，以改变金属的结构和性能。
它是制造工业中非常重要的一项技术，涉及到金属材料的强度、硬度、韧性、耐磨性等方面的改善。
本文介绍金属热处理的基本原理、常用方法和应用。
1. 基本原理金属热处理的基本原理是通过对金属材料进行加热和冷却过程中的相变和组织改变来改善其性能。
加热过程中，金属晶格结构中的原子会发生位移和重新排列，形成新的相态和组织结构。
而冷却过程中，原子又会重新排列，使金属材料的结构趋于稳定。
这些相变和组织改变将直接影响金属的物理性能和力学性能。
2. 常用方法金属热处理的常用方法包括退火、淬火、回火、正火、表面处理等。
- 退火：通过加热和缓慢冷却的方法来消除金属材料内部的应力和硬度，使其结构更加均匀，提高塑性和韧性。
- 淬火：通过快速冷却的方法，使金属材料产生硬度较高的组织结构，提高其强度和硬度。
- 回火：在淬火后，将金属材料重新加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火造成的内部应力，提高金属的韧性和延展性。
- 正火：将金属材料加热到一定温度，然后在空气或其他介质中冷却，以改善金属的力学性能和耐磨性。
- 表面处理：金属热处理还可以通过表面处理方法，如渗碳、氮化、氧化等，来改善金属材料的表面硬度和耐磨性。
3. 应用领域金属热处理广泛应用于制造业的各个领域，其中最常见的应用包括汽车制造、机械工业、航空航天、电子电器等。
- 汽车制造：金属热处理在汽车制造中起到关键的作用。
通过对零部件进行热处理，可以提高其强度和硬度，增加耐磨性和耐久性，从而提高整车的可靠性和安全性。
- 机械工业：金属热处理在机械工业中也是不可或缺的。
通过对机械零部件进行热处理，可以提高其抗疲劳性能、耐腐蚀性能和耐磨性能，增加其使用寿命。
- 航空航天：航空航天领域对材料的性能要求极高，金属热处理可以使金属材料具有更高的强度、硬度和耐高温性能，满足航空航天工业对材料性能的要求。
- 电子电器：电子电器领域对金属材料的功能性要求也很高。
金属材料及热处理基础知识
1.1.4 硬度 材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
一般硬度较高的材料其强度也较高。
1. 布氏硬度
以一定大小载荷F把规定直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合全球压头压入试 样表面，保持规定时间后卸载，在放大镜下测量试样表面的压疽直径d(mm)，用 载荷F除以压痕球形表面积Ao(mm2)所得商作为布氏硬度值，记为HB。
山东省特种设备检验研究院
1. 共析钢 A、结晶过程
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B、 显微组织
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2. 亚共析钢 A、结晶过程
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B、 显微组织
珠 光 体
铁 素 体
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3.过共析钢 A、结晶过程
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B、 显微组织
珠光体 渗碳体
Fe-Fe3C的平衡相图 山东省特种设备检验研究院
简化的平衡相图
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(1)C点 共晶点 含碳量为4.3%的合金熔热冷至此点时，在恒 温下发生共晶转变。
(2)S点 共析点 含碳量为0.77%的合金熔热冷至此点时，在恒 温下发生共析转变。
(3)ABCD线 液相线 (4)AHJECF线 固相线。 (5)GS线 又称A3线，从奥氏体中析出铁索体的曲线，相变
m
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pk
τ
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pk可分解为
正应力 切应力
拉应力 压应力
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轴向拉伸杆件横截面上应力的求法
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轴向拉伸杆横截面上的应力 FN
金属热处理知识点概括
(一)淬火--将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一段时间，使之奥氏体化后，以大于临界冷速的速度冷却的一种热处理工艺。
淬火目的：提高强度、硬度和耐磨性。
结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑韧性的配合；弹簧钢通过淬火和中温回火后，可以获得很高的弹性极限；工具钢、轴承钢通过淬火和低温回火后，可以获得高硬度和高耐磨性；对某些特殊合金淬火还会显著提高某些物理性能(如高的铁磁性、热弹性即形状记忆特性等)。
表面淬火--表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。
分类——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、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火、离子束加热表面淬火、盐浴加热表面淬火、红外线聚焦加热表面淬火、高频脉冲电流感应加热表面淬火和太阳能加热表面淬火。
单液淬火——将奥氏体化后的钢件投入一种淬火介质中，使之连续冷却至室温(图9-1a线)。
淬火介质可以是水、油、空气(静止空气或风)或喷雾等。
双液淬火——双液淬火方法是将奥氏体化后的钢件先投人水中快冷至接近MS点，然后立即转移至油中较慢冷却(图9-1b线)。
分级淬火——将奥氏体化后的钢件先投入温度约为MS点的熔盐或熔碱中等温保持一定时间，待钢件内外温度一致后再移置于空气或油中冷却，这就是分级淬火等温淬火--奥氏体化后淬入温度稍高于Ms点的冷却介质中等温保持使钢发生下贝氏体相变的淬火硬化热处理工艺。
等温淬火与分级淬火的区别是：分级淬火的最后组织中没有贝氏体而等温淬火组织中有贝氏体。
根据等温温度不同，等温淬火得到的组织是下贝氏体、下贝氏体+马氏体以及残余奥氏体等混合组织。
(二)回火--将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理工艺。
回火的目的：为了稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。
金属热处理基本知识
金属热处理综合知识金属热处理的工艺热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
加热是热处理的重要工序之一。
金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。
电的应用使加热易于控制，且无环境污染。
利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。
采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。
一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。
但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。
同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。
钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
金属材料及热处理基本知识
• 硬度
• 定义：是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
• 试验：通常有以下几种试验形式：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里 氏硬度HL。
• 应用：
• 布氏硬度试验是指用一定直径的（球体钢球或硬质合金球）以相应的试验 压力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量 表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
• σ相：是在研究Fe-Cr合金变脆时发现的一种合金相 。
• 从铁碳合金状态图中可知:
含碳量为0.77％的铁碳合金只发生共析转变，其组织是100％珠光体，称为 共析钢;
含碳量＞0.77％的铁碳合金称为过共析钢，其组织是珠光体P＋渗碳体Fe3C ；
含碳量＜0.77％的铁碳合金称为亚共析钢，其组织是铁素体F＋珠光体P。组 织中铁素体F的含量越多，表明碳含量越低，则材料的塑性和韧性就越好，但强 度和硬度就随之降低。
• 苛性脆化 由于介质内具有含量很高的苛性钠（NaOH）促使钢材腐蚀加 剧而引起的脆化现象（一般都发生在受压元件的铆接等处）。
苛性脆化 的破坏形式是在肉眼可看到的主裂纹上有大量肉眼看不
到的分支细裂纹。元件发生苛性脆化时，裂纹附近的钢材仍具有良好的塑 性及脆性性能。
• 应力腐蚀脆性断裂 断裂。
由拉应力与腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性
• 含碳量0.2%的铁碳合金的结晶过程：
液态金属随着温度的降低开始结晶，冷却至AB线以下时析出б-Fe；至HJB线 （14950C）发生包晶反应，液相和б-Fe一起转变，形成奥氏体；继续冷至GS线 ，奥氏体开始向铁素体转变，同时引起母相奥氏体（A）中碳浓度的变化。随着 温度降低，奥氏体（A）中的含碳量沿GS线逐渐增加而趋近于S点，即合金冷却 至7270C时，奥氏体（A）中的含碳量增为0.77%，故当合金再冷却至稍低于7270C 时，其组织中剩余的奥氏体（A）便按共析反应而转变为珠光体，最终的显微组 织为F+P。
热处理基本知识及工艺原理
热处理基本知识及工艺原理1. 热处理的基础热处理听起来很高大上，其实说白了就是给金属“洗澡”，不过这澡可不是一般的洗澡，它是通过加热和冷却，让金属变得更结实、更耐用。
就像人要适当运动一样，金属也需要“锻炼”才能有更好的表现。
大家常常听到的“热处理”这两个字，实际上是金属加工中的一个重要环节，尤其是在制造一些需要承受高强度和高温的零件时，它的重要性就显得尤为突出。
1.1 热处理的类型热处理可分为几种主要的类型，比如淬火、回火、退火、正火等等。
这些名字听起来有点像高深的武功秘籍，但其实它们各有各的妙处。
淬火就像是给金属来个猛击，迅速让它从热状态转为冷状态，达到硬化的效果；而回火则是帮金属放松一下，避免太过刚强造成的脆弱。
退火则是金属的“慢养”，通过长时间的加热和缓慢冷却，让金属的内部结构得到调整。
正火呢，就像是在金属身上做个深层按摩，让它恢复到最佳状态。
1.2 热处理的原理那热处理的原理又是什么呢？其实也不复杂。
热处理过程中，金属的内部原子结构会发生变化，就像是大海中的波涛汹涌，时而平静，时而激烈。
加热的时候，原子就像聚会的朋友，欢快地跳动；冷却时，它们就得迅速找到自己的位置，有时候甚至会出现“打架”的情况，这就影响了金属的强度和韧性。
2. 热处理的工艺2.1 工艺步骤热处理的工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个步骤。
先是加热，像开车一样，把温度开到理想值，这个过程要慢慢来，别着急；接着就是保温，保持一段时间，让金属的“细胞”好好“吸收养分”；最后是冷却，冷却的方法可以是水、油，甚至空气，各种各样的方式让金属在不同的环境中“转身”。
这整个流程下来，金属的性能就提升了好几个档次。
2.2 影响因素当然，热处理的效果也受很多因素影响，比如温度、时间、冷却速度等。
就好比炒菜，如果温度掌握不好，时间控制不当，最终的味道可就大相径庭了。
为了得到理想的效果，工艺参数的选择可得仔细斟酌。
3. 热处理的应用热处理在我们生活中无处不在，特别是在汽车、航空、机械等行业，都是大显身手的地方。
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相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
金属热处理基础知识(一)
浏览次数：663发布时间：2006-2-6
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
1．金属组织
金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）
莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770~前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。
机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1850~1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889~1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901~1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。