金(jin)屬(shu)(shu)熱(re)處理是將金(jin)屬(shu)(shu)工(gong)件放在一(yi)定(ding)的介質中加熱(re)到適宜的溫(wen)度,并在此溫(wen)度中保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)時間后,又(you)以不同速度冷卻(que)的一(yi)種工(gong)藝(yi)。工(gong)藝(yi)一(yi)般包(bao)括加熱(re)、保(bao)溫(wen)、冷卻(que)三(san)個過(guo)程(cheng),有時只有加熱(re)和冷卻(que)兩個過(guo)程(cheng)。這些過(guo)程(cheng)互相支持(chi),聯系緊密。
加熱是(shi)熱處(chu)理(li)的(de)重要工序(xu)之(zhi)一。金屬熱處(chu)理(li)的(de)加熱方法很多,最早是(shi)采(cai)用(yong)木炭和(he)煤作為熱源(yuan),進(jin)而應(ying)用(yong)液體和(he)氣體燃料(liao)。電的(de)應(ying)用(yong)使加熱易于控制(zhi),且無環境污染。利用(yong)這些熱源(yuan)可以(yi)(yi)直接(jie)加熱,也可以(yi)(yi)通過熔融的(de)鹽或金屬,以(yi)(yi)至(zhi)浮動(dong)粒子進(jin)行間接(jie)加熱。
金屬加(jia)熱(re)(re)(re)時(shi),工件(jian)(jian)暴露在(zai)空氣(qi)中,常(chang)常(chang)發生氧化、脫(tuo)碳(tan)(即(ji)鋼鐵(tie)零件(jian)(jian)表(biao)面碳(tan)含量降低),這(zhe)對(dui)于熱(re)(re)(re)處(chu)理后零件(jian)(jian)的表(biao)面性能(neng)有很不利的影(ying)響。因(yin)而金屬通(tong)常(chang)應在(zai)可控氣(qi)氛或保護(hu)氣(qi)氛中、熔融鹽中和真空中加(jia)熱(re)(re)(re),也(ye)可用涂料(liao)或包裝方(fang)法進行保護(hu)加(jia)熱(re)(re)(re)。
加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)是(shi)熱(re)(re)(re)(re)處理(li)工藝的(de)重(zhong)要(yao)(yao)工藝參數(shu)之一(yi),選擇和控制加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du),是(shi)保(bao)證熱(re)(re)(re)(re)處理(li)質量(liang)的(de)主要(yao)(yao)問題(ti)。加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)隨被處理(li)的(de)金(jin)屬(shu)材料(liao)和熱(re)(re)(re)(re)處理(li)的(de)目的(de)不同而異(yi),但一(yi)般都是(shi)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)到相(xiang)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)以上,以獲得高溫(wen)(wen)(wen)(wen)組織(zhi)。另外轉(zhuan)變(bian)(bian)需要(yao)(yao)一(yi)定的(de)時(shi)間(jian),因此當金(jin)屬(shu)工件表面達到要(yao)(yao)求的(de)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)時(shi),還須(xu)在此溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)保(bao)持一(yi)定時(shi)間(jian),使內外溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)致,使顯微組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)(bian)完全,這(zhe)段時(shi)間(jian)稱為保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian)。采用高能密(mi)度(du)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)和表面熱(re)(re)(re)(re)處理(li)時(shi),加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)速度(du)極快,一(yi)般就沒有保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian),而化學(xue)熱(re)(re)(re)(re)處理(li)的(de)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian)往(wang)往(wang)較(jiao)長。
冷(leng)卻(que)也是(shi)熱處理工藝(yi)過程(cheng)中不可缺少的步驟,冷(leng)卻(que)方法因工藝(yi)不同而(er)不同,主要(yao)是(shi)控制冷(leng)卻(que)速(su)度(du)。一般退火的冷(leng)卻(que)速(su)度(du)最(zui)慢,正(zheng)火的冷(leng)卻(que)速(su)度(du)較(jiao)快,淬(cui)火的冷(leng)卻(que)速(su)度(du)更快。但還因鋼種(zhong)不同而(er)有不同的要(yao)求,例如空(kong)硬(ying)鋼就可以用正(zheng)火一樣的冷(leng)卻(que)速(su)度(du)進行(xing)淬(cui)硬(ying)。
金屬(shu)熱(re)(re)處理工藝大體可分為整體熱(re)(re)處理、表面熱(re)(re)處理和化學(xue)熱(re)(re)處理三(san)大類(lei)。根據加熱(re)(re)介(jie)質、加熱(re)(re)溫度和冷卻方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同,每(mei)一大類(lei)又(you)可區分為若干不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)熱(re)(re)處理工藝。同一種金屬(shu)采用不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)熱(re)(re)處理工藝,可獲得不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)組(zu)織,從(cong)而具有不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)性能。鋼(gang)(gang)鐵是工業上應用最(zui)廣(guang)的(de)(de)(de)金屬(shu),而且(qie)鋼(gang)(gang)鐵顯微組(zu)織也最(zui)為復雜,因此鋼(gang)(gang)鐵熱(re)(re)處理工藝種類(lei)繁多。
整(zheng)體(ti)熱(re)(re)處理(li)是對工(gong)件整(zheng)體(ti)加(jia)熱(re)(re),然后以(yi)適當的速度冷卻,以(yi)改變其整(zheng)體(ti)力學性能(neng)的金屬熱(re)(re)處理(li)工(gong)藝。鋼鐵整(zheng)體(ti)熱(re)(re)處理(li)大致(zhi)有退火(huo)、正(zheng)火(huo)、淬(cui)火(huo)和回火(huo)四種基本工(gong)藝。
“四把(ba)火”隨著加熱溫度(du)和(he)冷卻方式的(de)(de)(de)不同(tong),又(you)演變(bian)出不同(tong)的(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)(li)(li)工藝。為(wei)了獲得一定(ding)的(de)(de)(de)強度(du)和(he)韌性,把(ba)淬火和(he)高溫回(hui)火結合(he)起(qi)來的(de)(de)(de)工藝,稱為(wei)調質。某(mou)些(xie)合(he)金(jin)淬火形成過飽和(he)固(gu)溶體后,將其置于室溫或稍高的(de)(de)(de)適(shi)當溫度(du)下(xia)保持較長時間,以提(ti)高合(he)金(jin)的(de)(de)(de)硬度(du)、強度(du)或電性磁性等(deng)。這樣(yang)的(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)(li)(li)工藝稱為(wei)時效處(chu)理(li)(li)(li)。
把壓力加工形(xing)變與熱(re)(re)(re)處理(li)有(you)效而緊密地結合(he)起來進行,使(shi)工件(jian)(jian)獲(huo)得很好的強度(du)、韌性(xing)配合(he)的方法(fa)稱為形(xing)變熱(re)(re)(re)處理(li);在負壓氣(qi)氛(fen)或(huo)真(zhen)空中進行的熱(re)(re)(re)處理(li)稱為真(zhen)空熱(re)(re)(re)處理(li),它不(bu)僅能使(shi)工件(jian)(jian)不(bu)氧化(hua),不(bu)脫碳,保(bao)持處理(li)后(hou)工件(jian)(jian)表面光潔,提高工件(jian)(jian)的性(xing)能,還(huan)可以通入(ru)滲劑進行化(hua)學熱(re)(re)(re)處理(li)。
表(biao)面熱(re)(re)(re)(re)處理是只加(jia)熱(re)(re)(re)(re)工(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)層(ceng),以改變其表(biao)層(ceng)力(li)學性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬熱(re)(re)(re)(re)處理工(gong)藝。為了只加(jia)熱(re)(re)(re)(re)工(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)層(ceng)而不使(shi)過多的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量傳入工(gong)件(jian)(jian)(jian)內部,使(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)源(yuan)須具有高的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量密度,即在單(dan)位(wei)面積的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)件(jian)(jian)(jian)上給(gei)予較大的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)能(neng),使(shi)工(gong)件(jian)(jian)(jian)表(biao)層(ceng)或(huo)(huo)局部能(neng)短時或(huo)(huo)瞬時達到高溫。表(biao)面熱(re)(re)(re)(re)處理的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)方法(fa)有火焰(yan)淬火和感應(ying)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)熱(re)(re)(re)(re)處理,常用的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)源(yuan)有氧乙炔(gui)或(huo)(huo)氧丙烷等(deng)火焰(yan)、感應(ying)電(dian)流、激光和電(dian)子束(shu)等(deng)。
化(hua)學(xue)(xue)熱(re)處理(li)(li)是(shi)通過(guo)改變工(gong)件(jian)表層(ceng)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分、組織(zhi)和性能的金(jin)(jin)屬(shu)熱(re)處理(li)(li)工(gong)藝(yi)。化(hua)學(xue)(xue)熱(re)處理(li)(li)與表面(mian)熱(re)處理(li)(li)不同之處是(shi)后者(zhe)改變了工(gong)件(jian)表層(ceng)的化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分。化(hua)學(xue)(xue)熱(re)處理(li)(li)是(shi)將工(gong)件(jian)放在含碳(tan)、氮或其他合金(jin)(jin)元素的介質(氣體(ti)、液體(ti)、固體(ti))中加熱(re),保溫較長時間(jian),從而使工(gong)件(jian)表層(ceng)滲(shen)入碳(tan)、氮、硼(peng)和鉻等元素。滲(shen)入元素后,有時還要進行其他熱(re)處理(li)(li)工(gong)藝(yi)如(ru)淬火(huo)(huo)及回火(huo)(huo)。化(hua)學(xue)(xue)熱(re)處理(li)(li)的主要方(fang)法有滲(shen)碳(tan)、滲(shen)氮、滲(shen)金(jin)(jin)屬(shu)。
熱處理是機械零(ling)件(jian)和工(gong)模具制造過程中的重要工(gong)序之一。大體來說,它可以(yi)保證(zheng)和提高工(gong)件(jian)的各(ge)(ge)種性能,如耐磨、耐腐蝕等(deng)。還可以(yi)改善毛坯的組織和應力狀態,以(yi)利于進行各(ge)(ge)種冷(leng)、熱加工(gong)。
