金属热处理详解

(一)淬火--将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一段时间，使之奥氏体化后，以大于临界冷速的速度冷却的一种热处理工艺。

淬火目的：提高强度、硬度和耐磨性。

结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑韧性的配合；弹簧钢通过淬火和中温回火后，可以获得很高的弹性极限；工具钢、轴承钢通过淬火和低温回火后，可以获得高硬度和高耐磨性；对某些特殊合金淬火还会显著提高某些物理性能(如高的铁磁性、热弹性即形状记忆特性等)。

表面淬火--表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。

分类——感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火、离子束加热表面淬火、盐浴加热表面淬火、红外线聚焦加热表面淬火、高频脉冲电流感应加热表面淬火和太阳能加热表面淬火。

单液淬火——将奥氏体化后的钢件投入一种淬火介质中，使之连续冷却至室温(图9-1a线)。

淬火介质可以是水、油、空气(静止空气或风)或喷雾等。

双液淬火——双液淬火方法是将奥氏体化后的钢件先投人水中快冷至接近MS点，然后立即转移至油中较慢冷却(图9-1b线)。

分级淬火——将奥氏体化后的钢件先投入温度约为MS点的熔盐或熔碱中等温保持一定时间，待钢件内外温度一致后再移置于空气或油中冷却，这就是分级淬火等温淬火--奥氏体化后淬入温度稍高于Ms点的冷却介质中等温保持使钢发生下贝氏体相变的淬火硬化热处理工艺。

等温淬火与分级淬火的区别是：分级淬火的最后组织中没有贝氏体而等温淬火组织中有贝氏体。

根据等温温度不同，等温淬火得到的组织是下贝氏体、下贝氏体+马氏体以及残余奥氏体等混合组织。

(二)回火--将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理工艺。

回火的目的：为了稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。

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。

金属热处理原理与工艺一、热处理的概念热处理指的是将金属材料加热至一定温度，然后进行冷却或其他处理方法，以改变其组织结构、物理性能和化学性能的过程。

二、热处理的分类根据热处理的方式，可以将其分为以下几类：•退火（Annealing）：在800-900℃的温度下，将金属材料慢慢地冷却，使其组织结构变得均匀，降低硬度，提高延展性和韧性。

•正火（Normalizing）：在金属材料的贝氏体区域进行冷却，提高硬度和强度，但是会降低韧性。

•淬火（Quenching）：将金属材料加热到临界温度（不同的金属有不同的临界温度），然后进行强制冷却，使其产生马氏体，提高硬度和强度。

•回火（Tempering）：在淬火后，将金属材料加热到低于淬火温度的温度，然后进行冷却，使其产生新的组织结构，提高韧性和强度。

三、热处理中的关键因素1. 温度热处理中的温度是非常重要的因素。

不同的金属材料需要在不同的温度下进行热处理。

温度的高低会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能产生直接影响。

2. 时间热处理中的时间也是非常重要的因素。

不同的金属材料需要在不同的时间内进行热处理。

时间的长短会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能产生直接影响。

3. 冷却速率热处理中的冷却速率也是非常重要的因素。

冷却速度过快或过慢都会对金属材料的组织结构、物理性能和化学性能造成影响。

不同的金属材料需要在不同的冷却速率下进行热处理。

四、热处理的流程热处理的流程可以分为以下三个步骤：1. 加热将金属材料加热到一定的温度，使其达到预期的组织结构、物理性能和化学性能。

2. 保温在金属材料达到预期的温度后，需要将其保持一段时间，以便其达到平衡态。

3. 冷却冷却是热处理过程中非常重要的一步，冷却速率直接影响到金属材料的组织结构、物理性能和化学性能。

五、热处理的应用热处理被广泛应用于金属材料的加工和制造过程中。

例如，汽车制造、机械制造、航空航天、电子等行业都需要进行热处理。

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，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。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。

另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。

早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。

白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。

中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。

三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。

这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。

中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。

但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。

1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。

一、常见热处理方法名称操作方法目的应用退火将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。

1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。

正火将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。

对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。

对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。

淬火将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。

淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。

1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。

回火将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。

1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。

1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。

金属材料的热处理技术热处理是金属加工中的一项重要工艺，通过控制材料的温度和冷却速率，可以改善材料的机械性能和耐腐蚀性能。

本文将介绍几种常见的金属材料热处理技术及其应用。

1. 固溶处理固溶处理是指将金属材料加热至其固溶温度，使固态溶质原子溶解于晶格中，随后迅速冷却固定溶质原子的位置。

固溶处理可以提高金属的韧性和延展性，并改善材料的热稳定性。

常见的固溶处理方法包括快速淬火和退火。

2. 淬火处理淬火是将金属材料加热至其临界温度以上，并迅速冷却至室温，以获得高硬度和高强度的材料。

常用的淬火介质包括水、油和空气。

淬火处理能够增强金属的硬度和强度，但会降低其韧性。

因此，在实际应用中，需要根据具体要求进行适当的回火处理，以平衡硬度和韧性。

3. 回火处理回火是将淬火材料加热至较低的温度，并保持一段时间后冷却。

回火处理可以消除淬火过程中产生的内应力，并提高材料的塑性和韧性。

回火温度和时间的选择对于材料的性能具有重要影响，需要根据具体材料进行调整。

4. 热轧处理热轧是指将金属材料加热至较高温度，随后通过辊压等方式进行塑性变形。

热轧处理可以改变金属的晶粒结构和形状，提高材料的强度和塑性。

热轧处理通常用于生产板材、线材和型材等。

5. 等温处理等温处理是指将金属材料加热至其临界温度，在该温度下保持一段时间后冷却。

等温处理能够改善金属的晶格结构，提高材料的强度和韧性。

常见的等温处理方法包括时效处理和孪生处理。

6. 淬蓝处理淬蓝处理是指将金属材料经过淬火后，再进行加热，使其表面出现深蓝色的氧化膜。

淬蓝处理可以提高金属材料的表面硬度和耐磨性，常用于制造工具和刀具等。

7. 焊后热处理在金属焊接之后，常常需要对焊接区域进行热处理，以消除焊接过程中产生的应力和组织不均匀性。

常见的焊后热处理方法包括应力消除退火和再结晶退火。

总结起来，金属材料的热处理技术是一项关键的加工工艺，可以显著改善材料的性能，提高其在工程应用中的可靠性和耐久性。

金属热处理知识————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：金属熱处理金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。

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。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。

另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、大型铸钢件的热处理炉物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。

早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。

白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。

中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。

三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。

这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。

中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。

但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。

1.碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既部增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量.2.脱碳：钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低,这种现象成为脱碳。

3.过烧：加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废。

4.放热式气体：原料气与较充足的空气混合，仅靠其本身的不完全燃烧所放出的热量就能维持其反应时，所制成的气体。

5.光亮热处理：是指在热处理过程中（主要是淬火和退火），采用气体保护或者是真空状态，避免或减少被热处理的工件表面与氧气接触而发生氧化，从而达到工件表面的光亮或相对光亮。

6.淬火烈度：淬火介质的冷却能力。

7.淬透性：钢材淬火时获得马氏体的能力的特性.8.淬硬性：淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力，用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示，它主要取决于马氏体中的含碳量。

9.自回火：当淬火后尚未完全冷却，利用在工件内残留的热量进行回火。

10.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。

11.表面淬火：被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。

12.连续加热法：对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通过感应器与工件之间的相对运动，把已加热部位逐渐移到冷却位置冷却，待加热部位移至感应器中加热，如此连续进行，直至需硬化的全部部位淬火完毕。

13.化学热处理：将工件放置于某种渗入元素的活性介质中，通过加热、保温和冷却，使渗入元素被吸附并扩散渗入工件表面层，以改变表面层化学成分和组织，从而使其表面具有与心部不同的特殊性能的一种工艺。

14.淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度(Vc)冷却，以得到介稳状的M或B下组织的热处理工艺。

15.反应扩散：由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物，这种扩散称为反应扩散。

金属热处理是将金属材料（其中包括黑色金属材料和有色金属材料及其加工后的工件）在固态范围内，通过一定的加热，保温和冷却，使金属或合金的内部组织发生变化，从而获得预期的性能（如力学性能、加工性能、物理和化学性能）、组织和结构的工艺过程的总称。

一、退火（一）、概念：把钢加热到适当温度（一般Ac1 以上），保温一定的时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织的热处理方法。

（二）、目的：1、降低硬度，以利于切削加工；2、提高钢的塑性和韧性，以便于冷变形加工；3、改善或消除钢在铸造、轧制、锻造和焊接等过程中所造成的各种组织缺陷；4、细化晶粒，改善钢中碳化物的形态及分布，为最终热处理做好组织准备；5、消除内应力，以减少变形和防止开裂。

二、淬火（一）、概念：将钢加热到临界温度（Ac3 或Ac1 ）以上，保温一定时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，以得到高硬度的马氏体或下贝氏体的热处理工艺方法。

（二）、目的：1、提高工件的硬度和耐磨性；2、提高工件的综合力学性能或使工件获得较高的弹性；3、获得特殊的物理化学性能（磁性、耐蚀性、耐热性等）。

三、回火（一）、概念：将工件加热到钢的A1 以下某一温度，保温一段时间，然后进行冷却（一般冷至室温）的热处理工艺。

（二）、目的：1、使工件获得所要求的力学性能；2、减少或消除残余应力；3、稳定工件的组织和尺寸。

（三）、分类：1低温回火（150~250C）,如渗碳和碳氮共渗件，低合金超高强度钢等；2、中温回火（300~450C）,如各种弹簧钢等；3、高温回火（500~650C）,如螺栓、轴等。

四、正火（一）、概念：将钢加热到Ac3 或Acm 以上适当温度，保温一定时间，使奥氏体均匀化，然后出炉空冷或以其它适当的冷却方式冷却的热处理工艺。

（二）、目的：1、碳含量小于0.5%的钢件常用正火代替退火，这样既节约能源，又提高生产效率；2、力学性能要求不高的零件，可用正火作为最终处理；3、对于过共析钢若有网状碳化物存在，必须进行正火处理，消除网状碳化物，再进行球化退火；4、消除切削加工后的硬化现象和去除内应力；5、细化晶粒，均匀组织。

有色金属及其热处理有色金属是指除了铁和钢之外的所有金属材料，包括铜、铝、镁、锌、铅、锡等。

这些金属在工业生产中具有广泛的应用，例如电力、建筑、交通运输、电子设备等领域。

然而，有色金属的性能往往需要通过热处理来进行改善和优化。

热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变其晶体结构和性能的一种工艺。

有色金属的热处理可以分为固溶处理、时效硬化和变形处理三个主要类型。

固溶处理是在特定温度下，将固溶体中溶解度较高的元素溶解进固溶体中，然后通过快速冷却使之保持在超饱和状态。

这在有色金属中被广泛应用于改善合金的强度和硬度，同时保持良好的塑性。

以铝合金为例，通过固溶处理可以提高其抗拉强度和抗疲劳性能，同时保持良好的可塑性和韧性。

时效硬化是在固溶处理后，将合金在适当温度下进行长时间的自然或人工时效。

在这个过程中，固溶体内的溶质元素会重新排列，并形成细小而均匀的析出相。

这些析出相对于晶体的位错和界面起到了钉扎和阻碍的作用，提高了合金的抗拉强度和硬度。

铜合金是常见的应用时效硬化的有色金属，其时效硬化后的材料在航空航天、汽车和船舶等领域中得到广泛应用。

变形处理是通过机械或热变形，将有色金属的晶粒进行细化和调整，从而改善其性能。

这种处理方式可以提高材料的强度和韧性，并且常用于铜、铝等金属的加工过程中。

例如，在铜管制作中，通过多次冷轧和退火，可以使其晶粒逐渐变细，提高其导热性能和机械强度。

总之，有色金属及其热处理是现代工业生产中不可或缺的重要部分。

通过合理的热处理工艺，可以改善有色金属的性能，使其更好地满足各个领域的需求。

在实际应用中，需要根据具体的金属材料和产品要求，选择适当的热处理工艺和参数，以获得理想的材料性能。