金属热处理的变化趋势
金属学及热处理
时效处理工艺
总结词
时效处理是一种通过长时间放置或加热使金属内部发生沉淀 或析出反应的过程，主要用于提高金属的强度和稳定性。
详细描述
时效处理工艺通常将金属加热至较低的温度，并保持一定时 间，使金属内部的原子或分子的分布发生变化，形成更加稳 定的结构。通过时效处理，金属的强度和稳定性可以得到提 高。
表面热处理工艺
总结词
表面热处理是一种仅对金属表面进行 加热和冷却的过程，主要用于改善金 属表面的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化 性等。
详细描述
表面热处理工艺通常仅对金属表面进行加热 和冷却，而内部保持不变。通过表面热处理 ，可以改变金属表面的晶格结构、化学成分 和组织结构等，从而改善其表面的性能。
04 热处理设备与工具
热处理炉应定期进行维护和保养，确保设备的正常运行 和使用寿命。
在操作过程中，应定期检查炉温和炉压是否正常，防止 超温或超压。
在使用过程中，应保持炉膛的清洁，防止杂物和积炭对 加热元件和金属材料的影响。
热处理工具的选择与使用
01
02
03
04
根据不同的热处理工艺和金属 材料，选择合适的热处理工具
。
在使用过程中，应注意工具的 材质和尺寸是否符合要求，防 止工具损坏或金属材料表面损
金属学及热处理
contents
目录
• 金属学基础 • 热处理原理 • 热处理工艺技术 • 热处理设备与工具 • 热处理的应用与发展趋势
01 金属学基础
金属材料的分类与特性
钢铁材料
根据碳含量和用途，钢铁材料可分为生铁、铸铁和钢 材。其特性包括高强度、耐磨性和耐腐蚀性。
有色金属
如铜、铝、锌等，具有良好的导电性、导热性和延展 性。
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。
金属材料热处理工艺与技术现状分析
金属材料热处理工艺与技术现状分析摘要：目前，我国尚不具备较为成熟的金属材料热处理技术，因而经常会出现工件脱碳等问题，造成所产出的产品质量不达标。
另外，从国内现有的金属材料的热处理工艺来看，由于等级偏低，使得产品自身很难形成较好的耐用。
所以，如果能够有效地提高金属材料的热处理技术，不仅能够保证最后的产品质量达标，也能够保证整个生产流程的绿色环保。
为此，有关人员应在实践中对这一技术进行进一步的研究与发展，从而形成一套较为完备的金属材料热处理工艺。
关键词：金属材料；热处理；技术应用1热处理工艺对金属材料性能的影响1.1金属材料的耐久性以及热处理应力如果是一种金属，长期经受着外界的巨大压力，又或者是处在一种极易被侵蚀的环境当中，就有可能会产生破损，甚至被侵蚀。
这个时候，就必须要考虑到这一点，因为这一块金属的高度，以及它的耐用性，以及热处理过程中所产生的应力。
在这类金属材料的高温热处理现场及工作中，所采用的不同用途尺寸应与其自身的高温耐久性能直接相关。
这也要求我们能将由于热处理而产生的应力所造成的消极影响降到最低，最后才能使产品的品质得到更好的提高。
1.2技术材料切割与热处理预热在对各种金属材料进行切削和施工的时候，也是要根据该金属材料自身的特性和特性，来对切割和加工工具进行合理的选择。
除此之外，在对各种金属材料进行切割的过程中，金属的颜色、变形状况、金属材料的光泽度也会直接地受到各种施工条件和环境的影响。
因此，在对各种金属材料进行预热和处理的时候，必须要提前对各种金属材料进行预热和处理，而且还可以为后续的各种金属材料的剪切、各种热处理步骤等提供一个更加健全、完善的技术保障。
通过对这类金属材料分别进行一次预热和高温加工后的处理，可以有效地降低切割工艺中的刀具粘连，并且可以有效地提高其切割效率和刀具切削精度，从而促进该种金属材料零件的性能和质量也得到显著地提高。
1.3金属材料的疲劳性与热处理温度在对各类金属材料进行加工和处理时，还会按照我们的要求进行一些低温热处理工艺和一个整体加工的流程，这样就可以更好地促进各类金属半导体产品的化学性能和质量都得到了较大程度的提高，在进行了一些相应的低温热处理后，通过简单的冷却和低温热处理就可以更好地促进各类金属材料的加工和处理，从而更好地使我们在一定环境下能够承受最大应力系数值而得到一定的临界值，并且极易造成材料断裂。
热处理对金属材料的强度和韧性的影响
热处理对金属材料的强度和韧性的影响热处理是一种通过加热、保温和冷却过程来改变金属材料的组织结构和性能的方法。
针对不同的金属材料，热处理可以显著影响其强度和韧性。
本文将探讨热处理对金属材料的强度和韧性的具体影响。
一、影响强度的热处理方法经过适当的热处理，金属材料的强度可以得到提高。
以下几种常见的热处理方法对金属材料的强度有不同程度的影响。
1. 固溶处理固溶处理是将固体溶质完全溶解于固体溶体中的热处理方法。
通过固溶处理，晶体中的溶质原子会均匀分散在基体中，从而有效地阻碍了晶界滑移和位错的运动，使材料的强度得到提高。
2. 热处理强化热处理强化是通过恰当的加热和冷却过程，使金属材料的晶粒尺寸变小，从而提高其强度。
这是因为细小的晶粒中存在更多的晶界，晶界对位错的滑移起到了有效的阻碍作用。
3. 淬火处理淬火是将金属加热至临界温度以上，然后快速冷却至室温的过程。
淬火可以使材料的组织形成马氏体或贝氏体结构，从而显著提高其硬度和强度。
二、影响韧性的热处理方法与强度不同，韧性是指材料在受力过程中的变形能力和抗断裂能力。
热处理也可以对金属材料的韧性产生影响，以下几种方法是常见的影响韧性的热处理方法。
1. 回火处理回火是将金属材料加热至适当温度后，保温一段时间，然后冷却。
回火可以减轻因淬火而引起的脆性和应力，并使金属材料的韧性得到提高。
2. 马氏体回火处理马氏体回火是将淬火后的金属材料加热至适当温度进行回火处理。
这种热处理方法可以在保持一定硬度的同时提高金属材料的韧性。
3. 变质处理变质处理是将淬火后的金属材料在适当温度下保温一段时间，使其发生自发的退火和回火反应。
这种热处理方法能够使金属材料在保持一定硬度的同时增加其韧性。
三、热处理对金属材料性能的综合影响通过不同的热处理方法，金属材料的强度和韧性都可以得到提高，但二者之间往往存在一定的矛盾关系。
比如，增加材料的强度可能会降低其韧性，而增加韧性则可能导致强度的降低。
因此，在实际应用中需要根据具体需求进行合理的热处理选择。
金属材料与热处理绪论课件
高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金，具有特殊的功能性质，在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控，从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词：热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 详细描述：退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种工艺方法，主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间，然后空冷至室温的一种工艺 方法，主要用于细化晶粒、提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法，主要用于提高硬度和耐磨性等。回火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法，主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。
金属学与热处理原理中的金属的热膨胀与收缩
金属学与热处理原理中的金属的热膨胀与收缩金属学是研究金属材料的结构、性能和制备工艺的科学学科。
在金属学中，研究金属的热膨胀与收缩是非常重要的内容之一。
本文将为您介绍金属的热膨胀与收缩的原理以及其在热处理过程中的应用。
一、金属的热膨胀与收缩原理金属材料的热膨胀和收缩是由晶格结构中原子的热振动引起的。
当金属受热时，其晶格中的原子会因为热振动而相对位移，使整个金属材料发生膨胀。
相反，当金属被冷却时，原子的热振动减小，导致金属收缩。
金属的热膨胀和收缩与其晶格结构有密切的关系。
不同金属的晶格结构可能在温度变化时会产生不同的膨胀和收缩效应。
例如，立方晶体结构的金属在三个维度上的膨胀系数相等，而六方晶体结构的金属则具有不同的膨胀系数。
这些不同的晶格结构导致了不同金属的热膨胀性质的差异。
二、金属的热膨胀与收缩的影响因素金属的热膨胀与收缩受到多种因素的影响，其中最主要的是温度变化和金属的组成成分。
首先是温度变化。
当金属受到温度升高或降低时，其膨胀和收缩的程度也会相应改变。
金属的热膨胀系数是用来衡量金属单位温度变化下的膨胀或收缩量的重要参数。
一般来说，金属在升温过程中会发生膨胀，温度降低则发生收缩。
其次是金属的组成成分。
金属材料通常由多种金属元素合金化而成，不同金属元素的组合对金属的热膨胀与收缩也会造成影响。
例如，含有镍的合金在高温下的热膨胀系数较小，而含有铝的合金则具有较大的热膨胀系数。
三、金属的热膨胀与收缩在热处理中的应用金属的热膨胀与收缩在热处理过程中具有重要的应用价值。
热处理是一种通过控制金属材料的加热、保温和冷却过程来改变其组织和性能的方法。
在金属的加热过程中，由于热膨胀的效应，金属材料的体积会增大。
这个特性使得在热处理时可以利用金属的热膨胀来实现对零件尺寸的调整。
例如，在制造高精度零件时，可以将金属零件先进行加热使之膨胀，然后在合适的温度下进行加工和冷却使其回缩到设计尺寸。
另外，在金属材料的淬火过程中，由于金属的快速冷却，使其迅速收缩产生组织变化，进而提高材料的硬度和强度。
热处理工艺对金属材料性能的影响
热处理工艺对金属材料性能的影响热处理工艺是一种常用于改变金属材料性能的方法，通过对金属材料进行加热和冷却处理，可以显著提升其物理、化学和机械性能。
本文将探讨热处理工艺对金属材料性能的具体影响。
1. 调变材料强度和硬度热处理工艺可以改变金属材料的强度和硬度。
通过调控加热温度和冷却速率，可以使金属材料的晶体结构发生变化。
例如，调节热处理过程中的淬火介质和淬火温度，可以将宏观组织转变为细小的马氏体组织，从而提高金属材料的硬度和强度。
2. 提高金属的耐磨性金属材料在使用过程中往往需要具备良好的耐磨性能，以防止表面受到磨损损坏。
热处理工艺可以通过改变金属材料的晶体结构，提高其耐磨性。
例如，采用淬火过程可以在金属表面形成增加硬度的马氏体，从而提高其抗磨损性能。
3. 提升金属的韧性和塑性金属材料的韧性和塑性是衡量其可塑性和断裂抗性的重要指标。
通过适当的热处理工艺，可以显著提升金属材料的韧性和塑性。
例如，采用固溶处理和时效处理可以改变金属材料的析出相行为，使其具备更好的延展性和抗断裂性能。
4. 改善金属的耐腐蚀性能金属材料在暴露于潮湿空气或特定环境中时容易发生腐蚀，进而影响其使用寿命。
热处理工艺可以通过形成致密的氧化膜或化合物膜，提高金属的耐腐蚀性能。
例如，通过淬火和回火处理可以降低铁素体不锈钢中的碳和铬元素的溶解度，从而增加其耐腐蚀性。
5. 调节材料的尺寸稳定性金属材料在受热和冷却过程中容易发生尺寸变化，这对一些精密零部件的制造和装配造成困扰。
热处理工艺可以通过控制加热和冷却过程来调节材料的尺寸稳定性。
例如，应用固溶处理和冷却过程中的时效处理可以减轻金属材料的变形和残余应力，提高其尺寸稳定性。
综上所述，热处理工艺对金属材料性能的影响是多方面的。
通过适当的热处理工艺，可以调变材料的强度、硬度、耐磨性、韧性、塑性、耐腐蚀性和尺寸稳定性。
对于不同的金属材料和应用需求，选择合适的热处理工艺是提升金属材料性能的重要手段。
金属热处理技术的现状及存在的问题
金属热处理技术的现状及存在的问题热处理技术是机械制造技术的主要组成部分，是强化金属材料、发挥其潜力的重要工艺措施，是保证和提高机械产品质量和寿命的关键因素。
通过适当的热处理，能最大限度地发挥材料潜力，保证产品所要求的力学性能、工艺性能。
目前我国机械工业的热处理厂、点共约10 500个，职工总数近15万人，加热设备约11万台，年热处理钢件700吨，铸件热处理300吨，年产值50亿元，年耗电85亿千瓦时，热处理生产技术水平和产品质量有了较大提高，为我国机械工业的发展提供了有力的支持。
但和国外先进热处理技术相比，我国热处理技术仍存在不小差距。
热处理设备能耗大，能源利用率低热处理是通过加热、保温、冷却来改变零件的内部组织，从而达到改变其使用性能之目的。
热处理用电量约占机械制造业总用电量的25%~30%，是制造业中的耗能大户。
全国热处理的平均单位电耗虽已由1978年的约1 600 kW·h/t下降到1 000 kW·h/t，主要工业城市及大中型企业约为500~800 kW·h/t，但和工业发达国家的水平相比，还存在着相当大的差距。
欧美国家热处理平均单位电耗为300~450kW·h/t，而日本各种热处理工艺平均单位电能消耗仅为323 kW·h/t。
我国的热处理消耗与日本、欧美的能耗指标相比，要多2~3倍。
造成这种状况的原因主要有:1）设备负荷率低。
目前普遍存在大马拉小车的现象，在装不满炉的条件下生产，由此造成的电能浪费估计在40%以上；2）设备的有效利用率低。
由于生产组织不当，加热设备不能连续工作，大量的时间和电能消耗在炉子升温上；3）加热设备的热损失大。
炉衬蓄热量大，绝热效果差，散热严重；4）加热过程中的无效消耗多。
各种加热炉的夹具、料盘设计不符合节能要求，尺寸过大，致使约10%~20%的电能被浪费；5）工艺选择不当，加热和保持时间的计算过于保守；6）操作人员节能意识差，尤其是交接班的情况下人为浪费能源的现象严重；7）在管理上只注重完成生产任务，忽视了节能工作，企业内部缺乏热处理能源利用管理条例和有效的节能措施。
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金属热处理的变化趋势
金属热处理的变化趋势通常包括以下几个方面：
1. 热处理温度：金属的晶粒尺寸和性能受热处理温度的影响，一般来说，升高热处理温度可以加速晶界迁移和晶粒长大，从而提高材料的塑性和韧性；但是过高的温度会导致退火效果过度，使得材料硬度和强度下降。
2. 热处理时间：晶粒的长大和形态取决于热处理时间，通常时间越长晶粒越大，拉伸强度和硬度越低，而韧性和延展性则会增加，但是过长的时间会导致晶粒长大过度，影响材料的性能。
3. 冷却速率：冷却速率的变化可以影响材料的相变，从而改变材料的结构和性能。
例如，快速冷却可以得到细小的晶粒和高强度的钢材，而缓慢冷却则可以得到大尺寸晶粒和高韧性的材料。
4. 处理介质：处理介质的种类和性质也会影响材料的相变和晶粒长大方式。
例如，在油中冷却可以得到较硬的钢材，而在水中冷却则可以得到韧性更好的钢材。
总体来说，不同的热处理条件可以产生不同的微观和宏观结构特征及性能，可根据具体应用要求进行选择和优化。