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好品質(zhì)·鼎言造
熱處理與表面處理?
來源:
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作者:鼎言熱處理
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發(fā)布時間: 2019-10-14
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??熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些
過程互相銜接，不可間斷。??
????加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。??
過程互相銜接，不可間斷。??
????加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。??
，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬火的。??
????隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)冷劑對淬火質(zhì)量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時也注意了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達0.6%以上，說明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當時作為個人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。??????
1863年，英國金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內(nèi)部會發(fā)生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。??
????1850～1880年，對于應(yīng)用各種氣體(如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進行保護加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。??
????二十世紀以來，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個顯著的進展是1901～1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進行氣體滲碳?；30年代出現(xiàn)露點電位差計,使爐內(nèi)氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法；60年代，熱處理技術(shù)運用了等離子場的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。??
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二?金屬熱處理的工藝??
????熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些
過程互相銜接，不可間斷。??
????加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。??
????金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。??
????加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度?，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間或保溫時間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。??
????冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。
熱處理與表面處理?
1、概述?
將原材料或半成品置于空氣或特定介質(zhì)中，用適當方式進行加熱、保溫和冷卻，使之獲得人們所需要的力學(xué)或工藝性能的工藝方法，稱為熱處理。按其特點，可分為一般熱處理、化學(xué)熱處理和表面熱處理三種。?1.1熱處理的工藝特點和處理目的?（1）一般熱處理?
1）工藝特點、處理目的和應(yīng)用?類別?工藝特點?
目的和應(yīng)用?
??退??火??
將工件加熱到一定溫度（相變或不相變)保溫后緩冷下來,或通過相變以獲得珠光體型組織,或不發(fā)生相變的消除應(yīng)力降低硬度的一種熱處理方法。?
1、降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能或壓力加工性能；?
2、經(jīng)相變退火提高成分和組織的均勻性、改善加工工藝性能，并為下道工序作準備；?
3、消除鑄、鍛、焊、扎冷加工等所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。?
?????正??火?
一般將鋼件加熱到臨界溫度Ac3或Accm＋40~60℃，保溫一定時間，達到完全奧氏體化和均勻化，然后在自然流通的空氣中均勻冷卻。大件正火也可采用風(fēng)冷、噴霧冷卻等以獲得正火均勻的效果。?
調(diào)整鋼件的硬度、細化組織及消除網(wǎng)狀碳化物，并為淬火作好組織準備。其主要應(yīng)用如下：?
1、用于含碳量低于0.25%的低碳鋼工件,使得到量多且細小的珠光體組織,提高硬度,從而改善其切削加工性能;?
2、消除過共析鋼中網(wǎng)狀滲碳體為球化退火作準備;?
3、作為中碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼淬火前的預(yù)先處理，以減少淬火缺陷;?
4、作為要求不高的普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理;?
5、用于淬火返修件消除內(nèi)應(yīng)力和細化組織以防重淬火時產(chǎn)生變形與開裂。?
?淬?火?將工件加熱至Ac3或Ac1＋20~30℃，保溫一定時間而后快速冷卻，獲得均勻細小的馬氏組織或均勻細小馬氏體和粒狀滲碳體混合組織。?1、提高硬度和耐磨性;?2、淬火后經(jīng)中溫或高溫回火，可獲得良好的綜合機械性能。??回?火?
將淬火后的工件重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一段時間，然后取出以一定方式冷卻下來。?
1、降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂。?
2、調(diào)整硬度、提高塑性和韌性獲得工件所要求的機械性能。?
3、穩(wěn)定工件尺寸。?
類別?工藝特點?目的和應(yīng)用?
?????回???火?
低?溫?回?火?回火溫度為150℃~250℃?降性脆性和內(nèi)應(yīng)力的同時，保持鋼在淬火
后的高硬度和耐磨性。主要用于各種工具、模具、滾動軸承以及滲碳或表面淬火的零件。?中?溫?回?火?回火溫度為350℃~500℃?
在保持一定韌性的條件下提高彈性和屈服強度，主要用于各種彈簧、鍛模、沖擊工具和某些要求高強度的零件。?
??高?溫?回?火?
回火溫度為500℃~650℃，回火后獲得索氏體組織。一般為慣稱為調(diào)質(zhì)處理。?可獲得強度、塑性、韌性都較好的綜合機械性能。廣泛用于各種較為重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變負荷下工作的連
桿、螺栓、齒輪及軸，不但可作為這些重要零件的最終處理，而且還?？勺鳛槟承┚芰慵缃z桿等的預(yù)先熱處理，以減小最終熱處理中的變形，并為獲得較好的最終性能提供組織基礎(chǔ)。?
?冷?處?理?將淬火后的工件，在零度以下的低溫介質(zhì)中繼續(xù)冷卻，一般冷到零下60℃~80℃，待工件截面冷到溫度均勻一致后，取出空冷。?
可提高工件硬度、抗拉強度和穩(wěn)定工件尺寸。主要用于合金鋼制成的精密刀具、量具和精密零件，如量塊、量規(guī)、鉸刀、樣板、高精度絲杠、齒輪等，還可使磁鋼更好地保持磁性。?
?
2）具體材料的熱處理溫度和所得到的硬度，這里不一一例舉，可參見有關(guān)熱處理的專業(yè)手冊，或機械加工工藝手冊的熱處理章節(jié)。?（2）化學(xué)熱處理?
將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面的工藝，稱化學(xué)熱處理。如：滲碳和滲氮。?
?
類別?工藝特點?
目的和應(yīng)用?
??滲??碳?
將低碳或中碳鋼工件放入滲碳介質(zhì)中加熱及保溫，使工件表面層增碳，經(jīng)滲碳的工件必須進行淬火和低溫回火，使工件表面滲碳層獲得回火馬氏體組織。?
當滲碳件的某些部位不允許高硬度時，則可在滲碳前采取防滲措施，即在滲前對防滲部位進行鍍銅或敷以防滲涂料，并根據(jù)需要在淬火后進行局部退火軟化處理。?
增加鋼件表面硬度，提高其耐磨懷和疲勞強度，并同時保持心部原材料所具有的韌性，適用于中小型零件和大型重負荷、受沖擊，要求耐磨的零件，如：齒輪、軸等。
????隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)冷劑對淬火質(zhì)量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時也注意了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達0.6%以上，說明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當時作為個人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。??????
1863年，英國金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內(nèi)部會發(fā)生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。??
????1850～1880年，對于應(yīng)用各種氣體(如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進行保護加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。??
????二十世紀以來，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個顯著的進展是1901～1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進行氣體滲碳?；30年代出現(xiàn)露點電位差計,使爐內(nèi)氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法；60年代，熱處理技術(shù)運用了等離子場的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。??
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二?金屬熱處理的工藝??
????熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些
過程互相銜接，不可間斷。??
????加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。??
????金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。??
????加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度?，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間或保溫時間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。??
????冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。
熱處理與表面處理?
1、概述?
將原材料或半成品置于空氣或特定介質(zhì)中，用適當方式進行加熱、保溫和冷卻，使之獲得人們所需要的力學(xué)或工藝性能的工藝方法，稱為熱處理。按其特點，可分為一般熱處理、化學(xué)熱處理和表面熱處理三種。?1.1熱處理的工藝特點和處理目的?（1）一般熱處理?
1）工藝特點、處理目的和應(yīng)用?類別?工藝特點?
目的和應(yīng)用?
??退??火??
將工件加熱到一定溫度（相變或不相變)保溫后緩冷下來,或通過相變以獲得珠光體型組織,或不發(fā)生相變的消除應(yīng)力降低硬度的一種熱處理方法。?
1、降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能或壓力加工性能；?
2、經(jīng)相變退火提高成分和組織的均勻性、改善加工工藝性能，并為下道工序作準備；?
3、消除鑄、鍛、焊、扎冷加工等所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。?
?????正??火?
一般將鋼件加熱到臨界溫度Ac3或Accm＋40~60℃，保溫一定時間，達到完全奧氏體化和均勻化，然后在自然流通的空氣中均勻冷卻。大件正火也可采用風(fēng)冷、噴霧冷卻等以獲得正火均勻的效果。?
調(diào)整鋼件的硬度、細化組織及消除網(wǎng)狀碳化物，并為淬火作好組織準備。其主要應(yīng)用如下：?
1、用于含碳量低于0.25%的低碳鋼工件,使得到量多且細小的珠光體組織,提高硬度,從而改善其切削加工性能;?
2、消除過共析鋼中網(wǎng)狀滲碳體為球化退火作準備;?
3、作為中碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼淬火前的預(yù)先處理，以減少淬火缺陷;?
4、作為要求不高的普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理;?
5、用于淬火返修件消除內(nèi)應(yīng)力和細化組織以防重淬火時產(chǎn)生變形與開裂。?
?淬?火?將工件加熱至Ac3或Ac1＋20~30℃，保溫一定時間而后快速冷卻，獲得均勻細小的馬氏組織或均勻細小馬氏體和粒狀滲碳體混合組織。?1、提高硬度和耐磨性;?2、淬火后經(jīng)中溫或高溫回火，可獲得良好的綜合機械性能。??回?火?
將淬火后的工件重新加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一段時間，然后取出以一定方式冷卻下來。?
1、降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂。?
2、調(diào)整硬度、提高塑性和韌性獲得工件所要求的機械性能。?
3、穩(wěn)定工件尺寸。?
類別?工藝特點?目的和應(yīng)用?
?????回???火?
低?溫?回?火?回火溫度為150℃~250℃?降性脆性和內(nèi)應(yīng)力的同時，保持鋼在淬火
后的高硬度和耐磨性。主要用于各種工具、模具、滾動軸承以及滲碳或表面淬火的零件。?中?溫?回?火?回火溫度為350℃~500℃?
在保持一定韌性的條件下提高彈性和屈服強度，主要用于各種彈簧、鍛模、沖擊工具和某些要求高強度的零件。?
??高?溫?回?火?
回火溫度為500℃~650℃，回火后獲得索氏體組織。一般為慣稱為調(diào)質(zhì)處理。?可獲得強度、塑性、韌性都較好的綜合機械性能。廣泛用于各種較為重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變負荷下工作的連
桿、螺栓、齒輪及軸，不但可作為這些重要零件的最終處理，而且還?？勺鳛槟承┚芰慵缃z桿等的預(yù)先熱處理，以減小最終熱處理中的變形，并為獲得較好的最終性能提供組織基礎(chǔ)。?
?冷?處?理?將淬火后的工件，在零度以下的低溫介質(zhì)中繼續(xù)冷卻，一般冷到零下60℃~80℃，待工件截面冷到溫度均勻一致后，取出空冷。?
可提高工件硬度、抗拉強度和穩(wěn)定工件尺寸。主要用于合金鋼制成的精密刀具、量具和精密零件，如量塊、量規(guī)、鉸刀、樣板、高精度絲杠、齒輪等，還可使磁鋼更好地保持磁性。?
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2）具體材料的熱處理溫度和所得到的硬度，這里不一一例舉，可參見有關(guān)熱處理的專業(yè)手冊，或機械加工工藝手冊的熱處理章節(jié)。?（2）化學(xué)熱處理?
將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面的工藝，稱化學(xué)熱處理。如：滲碳和滲氮。?
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類別?工藝特點?
目的和應(yīng)用?
??滲??碳?
將低碳或中碳鋼工件放入滲碳介質(zhì)中加熱及保溫，使工件表面層增碳，經(jīng)滲碳的工件必須進行淬火和低溫回火，使工件表面滲碳層獲得回火馬氏體組織。?
當滲碳件的某些部位不允許高硬度時，則可在滲碳前采取防滲措施，即在滲前對防滲部位進行鍍銅或敷以防滲涂料，并根據(jù)需要在淬火后進行局部退火軟化處理。?
增加鋼件表面硬度，提高其耐磨懷和疲勞強度，并同時保持心部原材料所具有的韌性，適用于中小型零件和大型重負荷、受沖擊，要求耐磨的零件，如：齒輪、軸等。
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