金属材料及热处理方法
金属材料的热处理和表面处理
金属材料的热处理和表面处理金属材料在工业生产和制造过程中扮演着重要的角色。
为了提高金属材料的性能和延长其使用寿命，热处理和表面处理成为必不可少的工艺。
本文将介绍金属材料的热处理和表面处理的基本概念、工艺和应用。
一、热处理热处理是通过在一定温度范围内对金属材料进行加热、保温和冷却来改变其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理方法包括退火、淬火、回火和正火。
1. 退火退火是最常见的热处理方法之一，通过将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以改善金属的塑性、韧性和机械性能。
退火过程中，金属材料的晶粒会长大并且组织结构得到调整，从而消除内部应力和缺陷。
2. 淬火淬火是将金属材料迅速冷却至室温的热处理方法。
淬火能使金属材料获得高硬度和较高的强度，但会增加脆性。
因此，通常需要通过回火来降低脆性。
3. 回火回火是将淬火后的金属材料加热至一定温度，然后以适当速度冷却的过程。
回火旨在降低金属材料的硬度和脆性，提高其韧性和塑性，以适应不同的使用要求。
4. 正火正火是将金属材料加热至临界点以上，然后冷却至室温的热处理过程。
正火能改善金属材料的硬度、强度和韧性，并且能提高金属材料的耐磨性能。
二、表面处理表面处理是通过对金属材料表面进行物理、化学或电化学处理，以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和功能性。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、热喷涂和阳极氧化。
1. 电镀电镀是利用电解质溶液中的金属离子，通过电解沉积在金属材料表面，形成一层金属膜的过程。
电镀可以改善金属材料的外观，提高其耐腐蚀性和耐磨性，同时也可以增加金属材料的导电性和焊接性。
2. 喷涂喷涂是将涂料通过喷枪均匀地喷洒在金属材料表面的过程。
喷涂能够形成一层保护膜，提供金属材料防锈、防腐蚀和装饰的功能。
常见的喷涂涂料有涂胶、烤漆和粉末涂料等。
3. 热喷涂热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末加热至熔点，然后通过喷枪喷射在金属材料表面形成涂层的过程。
热喷涂能够提高金属材料的抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性，常用于航空航天和化工等领域。
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。
金属材料的热处理
金属材料的热处理金属材料的热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺，改变金属材料的组织结构和性能的方法。
热处理可以使金属材料获得理想的组织和性能，从而满足不同工程需求。
在工程实践中，热处理是非常重要的一环，下面我们来详细了解一下金属材料的热处理过程。
首先，我们来谈谈金属材料的热处理工艺。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等几种主要方法。
其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过控制冷却速度，使其组织发生改变，消除应力和提高塑性。
正火是指将金属材料加热到一定温度，然后保温一段时间，再进行适当冷却，以改善其硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度。
回火是指在淬火后，将金属材料重新加热到一定温度，然后进行适当冷却，以减轻淬火所产生的脆性。
其次，我们来讨论金属材料热处理的影响因素。
热处理的效果受到许多因素的影响，如加热温度、保温时间、冷却速度等。
加热温度是影响热处理效果的关键因素之一，不同金属材料对应的加热温度也不同。
保温时间是指金属材料在一定温度下的停留时间，它决定了金属材料的组织结构和性能。
冷却速度也是影响热处理效果的重要因素，不同冷却速度会导致金属材料组织结构和性能的差异。
最后，我们来总结一下金属材料热处理的应用。
金属材料的热处理广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
通过热处理，可以改善金属材料的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能等，提高其使用寿命和可靠性。
因此，热处理在工程实践中具有非常重要的意义。
综上所述，金属材料的热处理是一项非常重要的工艺，通过合理的热处理工艺，可以使金属材料获得理想的组织和性能。
在实际应用中，我们需要根据不同金属材料的特点和工程需求，选择合适的热处理工艺，以获得最佳的效果。
希望本文能够对大家了解金属材料的热处理有所帮助。
常用金属材料热处理规范
常用金属材料热处理规范热处理是指通过加热、保温和冷却等工艺方法，使金属材料在固态下发生化学、物理或机械性能变化的过程。
热处理可以提高金属材料的硬度、强度、韧性、耐磨性等性能，从而满足具体的应用要求。
下面将介绍几种常用金属材料的热处理规范。
1.碳钢的退火处理碳钢是最常见的金属材料之一，经过退火处理后可以提高其塑性和韧性。
通常将碳钢加热至800-900°C，保温时间由材料厚度决定，通常是每25mm厚度增加1小时。
然后将材料冷却到室温，这样可以得到具有良好塑性和韧性的碳钢。
2.不锈钢的固溶处理不锈钢具有优良的耐腐蚀性能，但在焊接后会出现晶间腐蚀的问题。
固溶处理是为了解决晶间腐蚀问题而进行的热处理过程。
通常将不锈钢加热至1050-1150°C，保温时间取决于材料的厚度。
然后将材料迅速冷却到室温，这样可消除晶界处的过饱和元素，减少晶界的碳化物析出，从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。
3.铸铁的正火处理铸铁是一种含碳量较高的金属材料，通过正火处理可以提高其硬度和强度。
通常将铸铁加热至850-950°C，保温时间由材料的厚度决定，通常是每25mm厚度增加1小时。
然后将材料冷却到室温。
正火处理可以改善铸铁的组织和性能，提高其机械性能。
4.铝合金的时效处理铝合金具有良好的强度和韧性，但在加工过程中可能会出现软化现象。
时效处理是为了提高铝合金的强度和稳定性的热处理过程。
通常将铝合金加热至150-200°C，保温时间由材料的合金组成决定，通常是几小时至几十小时。
然后将材料迅速冷却到室温。
以上是几种常用金属材料的热处理规范，不同的金属材料可能需要不同的热处理工艺。
在进行热处理时，需要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，以保证热处理的效果。
同时，需要根据具体应用要求选择适当的热处理工艺，以获得期望的材料性能。
金属材料与热处理
金属材料与热处理
金属材料是指由金属元素组成的材料，在工业和日常生活中广泛应用。
金属材料具有良好的导电、导热、强度、延展性和可塑性等特点, 并且可以通过热处理来改变其性质和组织结构。
热处理是指对金属材料进行加热和冷却过程，以改变其组织结构和性能。
热处理可以分为退火、淬火、回火和固溶处理等几种主要方法。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后逐渐冷却的过程。
通过退火，可以使金属材料的晶粒长大，同时消除应力和改善塑性。
退火常用于消除冷加工应变、改善材料的韧性和减少材料的硬度。
淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却的过程。
通过淬火，可以使金属材料形成马氏体等硬质组织，提高金属的硬度和强度。
淬火常用于制造刀具、齿轮等需要高强度和硬
度的零件。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热到一定温度，然后冷却的过程。
通过回火，可以减轻材料的脆性和强度，提高材料的韧性和韧化。
回火常用于改善淬火后的组织和性能，使金属
材料同时具有一定的强度和韧性。
固溶处理是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
通过固溶处理，可以将金属中的固溶体变为溶解形态，提高材料的塑性和韧性。
固溶处理常用于改善合金材料的性能和提高
其耐腐蚀性。
总之，热处理是一种重要的金属材料处理方法，可以通过改变金属材料的组织结构和性质，使其具有所需的特定性能。
不同的热处理方法适用于不同的金属和应用领域，但共同的目标是提高金属材料的性能和使用寿命。
金属材料的热处理方法和作用
金属材料的热处理方法和作用金属材料的热处理是一种重要的材料改性方法，通过控制金属材料的温度、时间、冷却速度等参数，使材料的性能得到优化和改善。
热处理方法可以分为热加工和热处理两种，其中热加工主要是通过变形工艺改变材料的组织和性能，而热处理则是通过对金属材料的加热和冷却使其在晶体结构、硬度、强度、延展性等方面发生改变，下面我们详细介绍一下热处理方法和作用。
一、火热处理火热处理是把金属材料在空气中加热到一定温度并长时间保温，然后慢慢冷却到室温，这种方法适用于工艺比较简单的金属材料。
1. 退火退火是一种常见的火热处理方法，目的是使金属材料的组织均匀化，消除内部应力，提高材料的韧性和塑性，使材料易于加工和变形。
退火方法可以分为全退火、球化退火、固溶退火和环境保护退火等几种类型。
2. 普通热处理普通热处理是一种将金属材料加热到一定温度，然后快速冷却来调整材料的组织和性能的方法，这种方法一般适用于合金材料。
普通热处理方法分为淬火、马氏体淬火和調质等几种类型。
二、物理处理物理处理是通过控制材料的晶体结构来调整材料的机械性能和化学性能。
1. 冷加工冷加工是通过金属材料进行冷变形来改变其组织和性能的方法，这种方法可以使材料变得更加坚硬和可靠。
冷加工处理方法包括定向冷变形和轧制等几种类型。
2. 回火回火是通过加热冷加工后的金属材料来调整其硬度和韧性，以适应特定的使用环境和要求。
回火方法可以分为高温回火、低温回火和多次回火等几种类型。
三、化学处理化学处理是一种通过改变金属材料的化学成分来调整其性能和特性的方法。
1. 氮化氮化是一种在材料表面加入氮原子的处理方法，这种方法可以使材料表面硬度和作用强度增加，从而使材料更具抗磨损和抗腐蚀性能。
2. 碳化碳化是一种在金属表面加入碳原子的处理方法，这种方法可以使材料表面硬度和强度增加，从而增加材料的耐磨性和抗氧化性能。
总之，金属材料的热处理方法可以使材料的性能得到改善和优化，从而可以更好地满足特定的工程和应用要求。
金属材料整体热处理有哪些方法
金属材料整体热处理有哪些方法嘿，咱今儿个就来聊聊金属材料整体热处理都有啥方法。
你说这金属材料啊，就跟咱人似的，也得经过一番“锻炼”才能变得更强更好呢！热处理就是给金属材料的一次“成长之旅”。
先来说说退火吧。
这退火就好比让金属材料好好地睡上一觉，放松放松。
经过退火处理，金属材料的内部结构会变得更均匀，硬度啊也能降低一些，这样它就没那么“倔强”啦，后续加工起来就更顺手咯。
你想想看，要是金属材料一直紧绷着，那多累呀，也不好加工不是？然后是正火。
正火呀，就像是给金属材料来一场“快速热身”。
它能让金属材料的晶粒细化，提高硬度和强度呢。
这就好比运动员在比赛前要快速活动一下身体，让自己进入状态。
淬火可就厉害啦！这就像是给金属材料来一次“魔鬼训练”。
把金属材料加热到很高的温度，然后快速冷却，哇塞，这一下子就让它变得坚硬无比。
不过这可得掌握好火候，不然就容易出问题哦。
还有回火呢。
回火就像是给经过淬火“魔鬼训练”后的金属材料做个“按摩放松”。
它能消除淬火产生的内应力，让金属材料没那么容易开裂，同时还能调整它的性能呢。
那调质又是啥呢？嘿嘿，调质就是把淬火和高温回火结合起来。
这就像是给金属材料来了一套“组合拳”，让它既有一定的硬度，又有很好的韧性。
哎呀呀，这些热处理方法可真是各有各的用处，各有各的妙处啊！就好像我们生活中的各种技能和方法一样，用对了地方就能发挥出大作用。
你说要是没有这些热处理方法，那我们的金属制品能有现在这么好用吗？那肯定不行呀！所以说呀，这金属材料整体热处理的方法可真是太重要啦！咱可得好好了解了解，说不定哪天就能用上呢。
你想想看，要是你要做个什么东西，对金属材料的性能有要求，那你是不是得知道该用哪种热处理方法呀？这就跟你做饭一样，你得知道用什么调料，怎么搭配，才能做出美味的菜肴来。
总之啊，金属材料整体热处理的这些方法就像是金属世界的魔法，能让普通的金属变得神奇起来。
咱可得好好研究研究，让这些魔法为我们所用呀！。
金属材料的常用热处理工艺
金属材料的常用热处理工艺热处理是指通过加热和冷却等过程对金属材料进行加工和改性的一种方法。
通过热处理，可以改变金属材料的组织结构、物理性能和力学性能，从而提高其使用性能。
下面将介绍几种常用的金属材料热处理工艺。
1. 淬火淬火是通过快速冷却金属材料，使其迅速从高温状态转变为室温状态的热处理工艺。
淬火可以增强金属材料的硬度和强度，改善其耐磨性和耐腐蚀性。
淬火一般分为两个步骤：加热和冷却。
加热过程中，金属材料被加热到临界温度以上，以使石墨化和蓝晶质的形成，然后迅速冷却以形成马氏体。
2. 回火回火是将已经淬火的金属材料加热到较低的温度，然后进行慢速冷却的热处理工艺。
回火可以降低金属材料的硬度和脆性，提高其韧性和塑性。
回火过程中，金属材料的晶粒尺寸会增大，同时还会发生析出硬化。
3. 钝化钝化是一种通过在金属材料表面生成一层致密和稳定的氧化物膜来提高其耐腐蚀性能的热处理工艺。
主要适用于不锈钢和铝合金等材料。
钝化可以通过两种方法实现：化学钝化和电化学钝化。
化学钝化是将金属材料浸泡在酸性或碱性溶液中，使其表面生成一层氧化物膜；而电化学钝化则是通过在电解液中进行电化学处理，使材料表面生成一层致密的氧化膜。
4. 固溶处理固溶处理是指将固溶体或合金加热到高温，使其中的溶质原子溶解在基体中，然后迅速冷却以形成固溶体的一种热处理工艺。
固溶处理可以改变金属材料的组织结构和物理性能，提高其强度、硬度和耐腐蚀性。
常见的固溶处理方法包括固溶退火和固溶析出。
5. 淬硬与回火淬硬与回火是淬火和回火两种热处理工艺的组合。
淬硬与回火通常应用于高碳钢和合金钢等材料。
首先，将材料加热并进行淬火，然后通过回火来调整其硬度和韧性。
这种处理方法可以同时提高材料的硬度和韧性，以获得最佳的力学性能。
以上介绍了几种金属材料常用的热处理工艺，包括淬火、回火、钝化、固溶处理和淬硬与回火。
这些工艺可以根据需要，通过改变加热温度、保温时间和冷却速度等参数进行调控，以达到最好的材料性能。
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L0——试样原始的标准长度。
2、断面收缩率（Ψ）
Ψ=（F0-F1）/ F0×100%
F1——试样断后细颈处最小截面积。
F0——拉伸前试样原始截面积。
例 低碳钢 δ=20～30%，在铸铁δ=1%。
锅炉压力容器的主要零部件都是承压的， 无论从制造工艺要求，还是从安全使用的 要求，都应选用塑性好的材料。一方面易 于加工制造；另一方面。一旦超压爆炸时， 不致产生碎片飞出，这样可降低破坏力。
（一）强度---金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏 的能力。
1．拉伸试验
2．强度指标（ σb 、 σs ）
σ=P/F （N/mm2） ①弹性极限 σe=Pe/Fo （N/mm2） ②屈服极限(σs)— 材料承受的载荷不再增加，而
仍继续发生塑性变形时的应力。 σs= Ps/Fo （N/mm2）
击功越小，材料表现出来的脆性越高。因此不同类型和尺寸
的试样，其ak或Ak值不能直接比较。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。
冲击实验示意图
冲击试样实验位置
夏比V型缺口试样 (Charpy V-notch)
标准试样 10×10×55（㎜）
（五）疲劳 — 材料在无数次重复和交变载荷下发生 损坏的现象
大多数锅炉压力容器都是在交变载荷（大小、 方向周期性变化）作用下工作，其断裂时的应力 远低于该材料的抗拉强度，且低于其屈服强度， 这种现象称为金属的“疲劳”破坏。
GB4337《金属旋转弯曲疲劳实验方法》规定， 低碳钢在5×106交变载荷作用，低合金钢在107交 变载荷作用下不会断裂时最大应力值称为疲劳强 度，用σ-1表示。
料的冲击韧性值急剧下降的温度叫做“脆性转变温度”
2、冲击功
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载 荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak， 单位为焦耳（J）。
而用试样缺口处的截面积F去除Ak，可得到材料的冲击韧 度（冲击值）指标，即ak=Ak/F，其单位为kJ/m2或J/cm2。
第一章 金属材料及热处理
1-1 金属的机械性能
金属材料在一定的温度条件和受外力(载荷)作 用下，抵抗变形和断裂的能力称材料的机械性能
金属材料的常规机械性能指标包括：强度、 塑性、硬度、韧性等。
对锅炉压力容器压力管道的用材，最关心的 是材料的强度指标、塑性指标和韧性指标。
强度和塑性指标，可通过拉伸试验得知。 韧性指标,可通过冲击试验得知。
常规设计中，都假设材料是均匀的、连续 的、各向同性的。
实际上材料远非是均匀的、连续的、各向 同性的，其组织中存在微裂纹、夹杂、气 孔等各种缺陷。
（四）韧性— 金属材料在冲击载荷的作用下，抵抗 破坏的能力。
1、冲击韧性αk — 单位面积上所承受的冲击功；J/cm2 材料在外加冲击负荷作用下，断裂时吸收能量大小的
特性。表示材料对冲击负荷的抗力。 αk =Ak/F （N.m/cm2） Ak — 冲击功 ，J F — 试样缺口处的截面积， cm2 冲击值αk与试样和缺口形式有关，与试验温度有关。 材料在低温下会出现由塑性状态转变为脆性状态，使材
第一章 金属材料及热处理
第一章 金属材料及热处理
金属材料的性能通常指两个方面：
一、使用性能：决定材料的使用范围，使用安全可靠 性和使用寿命。主要有：力学性能（强度、硬度、刚度、 塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨 胀性等），化学性能（耐蚀性、热稳定性等）。
二、工艺性能：即材料在被制成机械零件、设备、结 构件的过程中适应各种冷、热加工的性能。如：铸造、焊 接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。
一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧 性材料。
ak值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很 大关系。ak值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏 感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶
粒粗化等都会使ak值明显降低；同种材料的试样，缺口越深、 越尖锐，缺口处应力集中程度越大，越容易变形和断裂，冲
具有高的σs，而且具有一定的屈强比 （σs/σb），屈强比越小，结构零件的可靠性 越高，由于塑性变形不致立即破坏。
（二）．塑性 — 金属材料在外力作用下，产生最大 塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。以试样断 裂后残留塑性变形的大小来表示。
1、延伸率（δ）
δ=（L1-L0）/ L0×100%
L1——试样拉断后的标准长度。
σ-1 ≈(0.4～0.6)σb 提高钢材的疲劳强度可采取改善结构、避免
应力集中、提高表面光洁度、进行表面热处理等 措施。
（六）断裂韧度 — 用来反映材料抵抗裂纹失 稳扩展，即抵抗脆性断裂的指标。
他是强度和韧性的综合体现，与裂纹的大 小、形状、外加应力等无关，主要取决于 材料的成分，内部组织的结构。
2、洛氏硬度（HR）—原理和布氏硬度相同
金属体压头对金属表面加压，用一定的载荷P 把压头压入被测金属表面，卸载后以压痕的深度 来确定金属材料的硬度。压痕越深，硬度越低。
可用于测定从极软到极硬的金属或合金。 洛氏硬度与布氏硬度的关系大致如下：
HRC≈1/10HB（HB在200～600之间） HV（维氏硬度）≈HB（当HB＜400时） HL（里氏硬度） 硬度可确定焊接接头热影响组织的淬硬情况。
有许多金属或合金材料，并没有明显的屈服现 象发生，为表明这些材料的屈服极限。规定的试 样产生的伸长量为试样长度的0.2%时的应力作为 材料“条件屈服极限”，用σo.2表示。
③强度极限（σb）— 材料抵抗拉力破坏作用 的最大能力。
σb= Pb/Fo （N/mm2）
在锅炉压力容器选材上，不仅希望材料
（三）硬度— 金属材料抵抗硬物压入其表面的能 力。
布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度。
1、布氏硬度 HB=P/F （N/mm2）
根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的 比例关系
σb≈K.HB
对于低碳钢 σb≈0.362HB
对于高碳钢 σb≈0.345HB
对于合金钢 σb≈0.325HB
只能测量硬度不高（HB<450）材料。