化学热处理的基本过程
热处理的名词解释
热处理的名词解释热处理是一种通过改变金属材料的组织结构和性能来提高其使用性能的方法。
它是金属加工与材料科学的交叉领域，具有广泛的应用和深远的影响。
在工业生产中，热处理被广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料的加工过程中，以增强材料的硬度、强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
一、热处理的基本原理热处理的核心原理是通过金属材料的加热与冷却过程，使其组织结构发生改变，进而改变材料的性能表现。
热处理的三个基本过程包括加热、保温和冷却。
通过合理控制这些过程的温度、时间和速率，可以实现对材料性能的调控。
1. 加热过程：在加热过程中，金属材料被加热至一定温度以上，使其晶粒逐渐长大，晶粒内的各种缺陷得以消除，从而提高了材料的强度和塑性。
同时，加热还可以使固溶体中的溶质原子进入固溶体中，改变材料的化学成分。
2. 保温过程：在加热到一定温度后，将材料保持在该温度下一段时间，让材料的组织结构达到稳定状态。
保温时间的长短对材料性能的改善有着重要的影响。
3. 冷却过程：通过控制冷却速率，可以调控材料内部的组织结构，从而达到改变材料性能的目的。
快速冷却可以形成细小的晶粒和大量的马氏体，从而提高材料的硬度。
相反，缓慢冷却可以形成粗大的晶粒和铁素体，提高材料的韧性。
二、热处理的常见方法和效果热处理的方法有很多种类，常见的包括退火、淬火、回火、等温淬火等。
不同的方法适用于不同的材料和要求，具有不同的效果。
下面介绍几种常见的热处理方法及其效果。
1. 退火：退火是将金属材料加热至一定温度后慢慢冷却的过程。
通过退火可以消除金属材料的残余应力和组织变形，改善材料的可加工性和机械性能。
2. 淬火：淬火是将金属材料加热至临界温度以上，迅速冷却至室温的过程。
淬火可以形成马氏体结构，提高金属材料的硬度和强度，但同时也使材料变脆。
为了提高材料的韧性，常会进行回火处理。
3. 回火：回火是将淬火后的材料再次加热至较低温度，然后冷却至室温。
通过回火可以消除淬火带来的脆性，提高材料的韧性和塑性。
化学热处理中的扩散过程
简介扩散过程是一种化学热处理，用于改变金属和合金的特性。
这个过程涉及到原子或分子从一个区域扩散到另一个区域，形成一种均匀的材料。
扩散过程可用于改善金属和合金的强度、硬度和耐磨性。
这篇文章将讨论不同类型的扩散过程，它们的优点和缺点，以及它们如何在工业中使用。
扩散过程的类型有几种类型的扩散工艺可用于化学热处理。
最常见的类型是渗碳、氮化、硼化、碳氮化和铝化。
渗碳是一个过程，涉及将碳引入金属或合金的表面层，在含有富碳气体（如甲烷或丙烷）的气氛中加热。
碳扩散到金属或合金中，增加其硬度和耐磨性。
这种工艺通常用于钢制部件，如齿轮和轴承。
氮化是一个过程，涉及将氮气引入金属或合金的表面层，在含有富氮气体如氨或氮气的气氛中加热。
氮气扩散到金属或合金中，增加其强度和耐磨性。
这个过程通常用于钢制部件，如阀门和紧固件。
硼化是一个过程，涉及将硼引入金属或合金的表面层，在含有富硼气体（如三氟化硼或氧化硼气体）的气氛中加热。
硼扩散到金属或合金中，增加其硬度和耐磨性。
这种工艺通常用于钢制部件，如切削工具和模具。
碳氮共渗是一个过程，涉及将碳和氮引入金属或合金的表层，在含有富含碳的气体（如甲烷或丙烷）和富含氮的气体（如氨或氮气）的氛围中加热。
碳和氮扩散到金属或合金中，增加其强度、硬度和耐磨性。
这个过程通常用于钢制部件，如齿轮和轴承。
渗铝是一个过程，涉及将铝引入金属或合金的表面层，在含有富铝气体（如氯化铝蒸汽或氧化铝蒸汽）的气氛中加热。
铝扩散到金属或合金中，增加其耐腐蚀性，同时也降低其导热性。
这一过程通常用于不锈钢部件，如炊具和排气系统。
优势和劣势扩散工艺比其他类型的化学热处理有几个优点，包括增加强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、提高疲劳寿命、提高加工操作后的尺寸稳定性等，这取决于所采用的扩散工艺的类型。
它们还允许对材料性能进行精确控制，因为它们可以通过调整温度、时间、压力等参数来适应特定的应用。
此外，与其他热处理方法相比，扩散过程相对便宜。
工程材料练习题钢的热处理练习题
第六章钢的热处理练习题一、填空题1．钢加热时奥氏体形成是由（）、（）、（）和（）四个基本过程所组成。
2．在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是（ ) ，不同点是（）。
3．用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（）状，而下贝氏体则呈（）状。
4．与共析钢相比，非共析钢C 曲线的特征是（）。
5．马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种，其中（）的韧性较好。
6．钢的淬透性越高，则其C 曲线的位置越（），说明临界冷却速度越（）。
7．钢的热处理工艺是由（）、（）、（）三个阶段组成。
一般来讲，它不改变被处理工件的（），但却改变其（）。
8．利用Fe-Fe3C 相图确定钢完全退火的正常温度范围是（），它只适应于（）钢。
9．球化退火的主要目的是（），它主要适用于（）。
10．钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是（），对过共析钢是（）。
11．当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则MS 点越( )，转变后的残余奥氏体量就越（）。
12．在正常淬火温度下，碳素钢中共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都（）。
13．钢热处理确定其加热温度的依据是（），而确定过冷奥氏体冷却转变产物的依据是（）。
14．淬火钢进行回火的目的是（），回火温度越高，钢的硬度越（）。
15．钢在回火时的组织转变过程是由（）、（）、（）和（）四个阶段所组成。
16．化学热处理的基本过程包括（）、（）和（）三个阶段。
17．索氏体和回火索氏体在形态上的区别是（），在性能上的区别是（）。
18．参考铁碳合金相图，将45 号钢及T10 钢（已经过退火处理）的小试样经850 ℃ 加热后水冷、850 ℃ 加热后空冷、760 ℃ 加热后水冷、720 ℃ 加热后水冷等处理，把处理后的组织填入表3 -3 -1 。
二、不定项选择题1．钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于（）。
a．奥氏体的本质晶粒度 b．奥氏体的实际晶粒度c．奥氏体的起始晶粒度 d．奥氏体的最终晶粒度2．奥氏体向珠光体的转变是（）。
金属学与热处理复习资料(本)
金属学与热处理复习资料一、名词解释1、晶体：原子在三维空间做有规则的周期性重复排列的物质。
2、非晶体：指原子呈不规则排列的固态物质。
3、晶格：一个能反映原子排列规律的空间格架。
4、晶胞：构成晶格的最基本单元。
5、晶界：晶粒和晶粒之间的界面。
6、单晶体：只有一个晶粒组成的晶体。
7、合金：是以一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性的材料。
8、组元：组成合金最基本的、独立的物质称为组元。
9、相：金属中具有同一化学成分、同一晶格形式并以界面分开的各个均匀组成部分称为相。
10、固熔体：合金组元通过溶解形成成分和性能均匀的、结构上与组元之一相同的固相。
11、结晶：纯金属或合金由液体转变为固态的过程。
12、重结晶：金属从一种固体晶态改变了晶体结构转变为另一种固体晶态的过程。
13、过冷度：理论结晶温度（T0）和实际结晶温度（T1）之间存在的温度差。
14、铁素体：碳溶解于α-Fe中形成的间隙固溶体。
15、渗碳体：是铁与碳形成的质量分数为6.69%的金属化合物。
16、奥氏体：碳溶解于γ-Fe中形成的间隙固溶体。
17、珠光体：是由铁素体与渗碳体组成的机械化合物。
18、莱氏体：奥氏体与渗碳体的混合物为莱氏体。
19、同素异构转变：一些金属，在固态下随温度或压力的改变,还会发生晶体结构变化，即由一种晶格转变为另一种晶格的变化，称为同素异构转变。
20、实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢冷却后的组织和性能。
21、马氏体：碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。
22、贝氏体：渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。
根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。
23、淬透性：淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。
24、淬硬性：淬硬性是指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体所能达到的最高硬度。
25、调质处理：淬火后高温回火的热处理工艺组合。
热处理工艺
zwb39242007-06-30 09:11热处理就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组织结构的工艺。
所以热处理的过程就是按加热→保温→冷却这三阶段进行，这三个阶段可用冷却曲线来表示（如图所示）。
不管是那种热处理，都是分这三个阶段，不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。
热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸，只改变材料内部的组织与零件的性能。
所以钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。
钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。
常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；1.退火把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温．退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
a将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力．b，把钢加热到７５０度，保温一段时间，缓慢冷却至５００度下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢．c，去应力退火又叫低温退火，把钢加热到５００～６００度，保温一段时间，随炉缓冷到３００度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力．2.正火将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。
故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。
3.淬火将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
用作表面淬火最适合的钢种是中碳钢和中碳合金钢
用作表面淬火最适合的钢种是中碳钢和中碳合金钢,因为含碳量过高,会增加淬硬层脆性,降低心部塑性和韧性,并增加淬火开脆倾向;若含碳量过低,会降低零件表面淬硬层的硬度和耐磨性.感应淬火的种类高频感应淬火,中频感应淬火,工频感应淬火,超音频感应淬火.感应淬火对原始组织有一定的要求.一般铸件的组织应是以珠光体基体和细小均匀分布的石墨,钢件应先进行正火和调质处理.感应淬火的特点:感应淬火加热速度极快,所以感应淬火温度比加热加热淬火温度高几十度.感应淬火的速度极快,使得奥氏体晶粒细小而均匀,淬火后可在表面形成极细的马氏体或隐针马氏体,使得工件表面硬度比普通淬火硬度大.容易实现机械自动化生产,不易脱碳,氧化,耐磨性由于表面存在残余压应力,有利于提高疲劳强度,工件表面不易氧化和脱碳,耐磨性好,而且工件变形也小.化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变起化学成分、组织和性能的热处理工艺。
化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变它化学成分、组织和性能的热处理工艺。
扩散元素是非金属。
大多提高了金属的硬度和耐磨性。
扩散元素是金属，耐磨性，抗腐蚀性，硬度。
化学热处理的过程：分解，由介质分解出渗入元素的活性原子。
吸收工件表面吸收活性原子扩散被工件吸收的原子，在一定温度下，由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。
碳就是把钢至于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一段时间，使碳原子渗入钢表面的化学热处理工艺。
渗碳就是把钢置于渗碳介质中，加热到单向奥氏体区，保温一段时间，使碳原子渗入钢表面的化学热处理。
使得它的表面有较高的硬度、耐磨性及疲劳极限，而心部具有较高的强度和韧性。
根据渗碳的方式可分为固体渗碳、液体神探、气体渗碳。
气体渗碳的生产效率高，易于控制，渗碳层的质量好，以实现机械化与自动化。
气体渗碳的温度一般为900-950度。
钢在回火时的组织转变过程是由碳的偏聚，马氏体的分解，残余奥氏体的转变，渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶。
表面热处理
定义： 将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质
中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成 分、组织和性能的一种热处理工艺。
化学热处理的基本过程: 渗剂分解出活性原子 →工件表面吸收活性原子 → 活性原子从工件表层向内部的扩散
7.3.2、表面化学热处理
一、什么是化学热处理？
钢件和铸铁件
采用低电压、大电流，通 过压紧在工件表面的滚轮与工 件形成回路，靠接触电阻热实 现快速加热，滚轮移去后即进 行自激冷淬火。
淬硬层达0.15-0.35mm， 硬度均匀，且变形小，目前主 要用于导轨的强化。
7.3.2 化学热处理
一、化学热处理原理 二、钢的渗碳 三、钢的渗氮 四、钢的碳氮和氮碳共渗
化学热处理
1）、气体渗碳 ➢ 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。 井式气体渗碳炉
1）、气体渗碳
方法：滴注式渗碳
介质：苯、醇、煤油等液体
工艺：将工件装在密封的渗碳炉中，加热到900～950℃(常用
930℃)，向炉内滴入煤油、苯、 甲醇、丙酮等有机液体，在高 煤油
风扇电机
温下分解成CO、CO2、H2及 CH4等气体组成的渗碳气氛。
（3）二次淬火 目的：
• 第一次淬火TH > Ac3，细化心部组织↑其性能 • 第二次淬火TH > Ac1，细化表层组织↑其性能 •故可获得表面具有高硬度、耐磨性和疲劳强度，
心部具有良好的强韧性和塑性。
应用： 仅适用于本质粗晶粒钢和使用性能要求很高
的工件。这种方法工艺较复杂，因加热次数多， 工件易氧化、脱碳和变形，成本高等缺点，故目 前该工艺已很少采用。
改变钢的表层化学成份→化学热处理
7.3.1表面淬火
一、感应加热表面淬火
详解正火、淬火、回火、退火工艺过程
详解正火、淬火、回火、退火工艺过程金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，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。
正如有些人说，机械加工是外科，热处理就是内科，代表一个国家制造业的核心竞争力。
工艺过程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）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。
（保温）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）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。
工艺分类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，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
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化学热处理的基本过程
一、引言
化学热处理是指通过在材料加热的同时进行化学反应，以改变材料的物理性能和化学性质的一种方法。
它广泛应用于金属材料的改性和加工过程中，具有重要的工程意义。
本文将介绍化学热处理的基本过程。
二、预处理
在进行化学热处理之前，首先需要对待处理材料进行预处理。
预处理的目的是去除材料表面的污染物和氧化层，以保证化学热处理的效果。
常用的预处理方法包括酸洗、碱洗和电解清洗等。
酸洗可以去除材料表面的氧化皮和锈蚀物，碱洗可以去除材料表面的油脂和污垢，电解清洗可以通过电解作用去除材料表面的氧化物。
三、加热
加热是化学热处理的关键步骤。
在加热过程中，需要将材料加热到一定的温度范围，使其达到所需的相变温度。
相变温度是指材料在加热过程中发生相变的温度，常见的相变包括固态相变和液态相变。
加热可以通过多种方式进行，如电阻加热、感应加热和火焰加热等。
其中，电阻加热是最常用的加热方式，通过通电使加热元件发热，将热量传递给待处理材料。
四、反应
在加热过程中进行的化学反应是化学热处理的核心部分。
化学反应的种类和机理取决于待处理材料的组成和所需的性能改善。
常见的化学反应包括固溶体形成、相变和析出等。
固溶体形成是指在加热过程中，溶质原子溶解在晶格中形成固溶体。
相变是指材料的组织结构发生变化，常见的相变有奥氏体转变、铁素体转变和马氏体转变等。
析出是指在加热过程中，溶质原子从固溶体中析出形成新的相。
五、冷却
冷却是化学热处理过程的最后一步。
在冷却过程中，需要将已经完成化学反应的材料快速冷却，以固定其组织结构和性能改善的效果。
冷却可以通过多种方式进行，如水冷、气冷和盐浴冷却等。
其中，水冷是最常用的冷却方式，通过将材料浸入冷却介质中，使其迅速降温。
六、后处理
化学热处理完成后，还需要进行后处理工序。
后处理的目的是消除化学热处理过程中产生的不良效果，如残余应力和氢脆等。
常见的后处理方法包括退火、回火和淬火等。
退火是通过加热材料并使其缓慢冷却，以消除残余应力和提高材料的塑性。
回火是在退火的基础上再次加热材料，使其达到所需的硬度和韧性。
淬火是将材料迅速冷却到室温以下，以提高其硬度和耐磨性。
七、结论
化学热处理是一种通过加热和化学反应来改变材料性质的方法。
它包括预处理、加热、反应、冷却和后处理等基本过程。
通过这些过程，可以实现材料的相变、固溶体形成和析出等目标，从而改善材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性等。
化学热处理在工业生产中具有广泛的应用前景，对于提高材料的性能和降低制造成本具有重要意义。