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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。
金属热处理基础知识金属热处理是指通过加热和冷却的方式，以改变金属的结构和性能。
它是制造工业中非常重要的一项技术，涉及到金属材料的强度、硬度、韧性、耐磨性等方面的改善。
本文介绍金属热处理的基本原理、常用方法和应用。
1. 基本原理金属热处理的基本原理是通过对金属材料进行加热和冷却过程中的相变和组织改变来改善其性能。
加热过程中，金属晶格结构中的原子会发生位移和重新排列，形成新的相态和组织结构。
而冷却过程中，原子又会重新排列，使金属材料的结构趋于稳定。
这些相变和组织改变将直接影响金属的物理性能和力学性能。
2. 常用方法金属热处理的常用方法包括退火、淬火、回火、正火、表面处理等。
- 退火：通过加热和缓慢冷却的方法来消除金属材料内部的应力和硬度，使其结构更加均匀，提高塑性和韧性。
- 淬火：通过快速冷却的方法，使金属材料产生硬度较高的组织结构，提高其强度和硬度。
- 回火：在淬火后，将金属材料重新加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火造成的内部应力，提高金属的韧性和延展性。
- 正火：将金属材料加热到一定温度，然后在空气或其他介质中冷却，以改善金属的力学性能和耐磨性。
- 表面处理：金属热处理还可以通过表面处理方法，如渗碳、氮化、氧化等，来改善金属材料的表面硬度和耐磨性。
3. 应用领域金属热处理广泛应用于制造业的各个领域，其中最常见的应用包括汽车制造、机械工业、航空航天、电子电器等。
- 汽车制造：金属热处理在汽车制造中起到关键的作用。
通过对零部件进行热处理，可以提高其强度和硬度，增加耐磨性和耐久性，从而提高整车的可靠性和安全性。
- 机械工业：金属热处理在机械工业中也是不可或缺的。
通过对机械零部件进行热处理，可以提高其抗疲劳性能、耐腐蚀性能和耐磨性能，增加其使用寿命。
- 航空航天：航空航天领域对材料的性能要求极高，金属热处理可以使金属材料具有更高的强度、硬度和耐高温性能，满足航空航天工业对材料性能的要求。
- 电子电器：电子电器领域对金属材料的功能性要求也很高。
金属热处理原理及工艺绪论这门课对咱们专业是很重要的。
本课程的重要性从本专业研究《金属材料及热处理》的名称上可想而知，虽然现在改了专业名称，但热处理仍是一门主要专业课。
本课程既研究理论问题，又解决实际问题，学好本课对于以后的科研及生产都有益无穷。
这里，讲讲什么是金属热处理，其地位和作用，本课内容及要求等等。
一、什么是金属的热处理简单地说，金属热处理，就是把金属加热到预定温度，并在此温度保持一定时间，然后以适当的速度冷却下来，从而改变其内部组织结构，得到预期性能（工艺性能，机械性能，物理和化学性能）的一种工艺方法。
如果以温度为纵坐标，以时间为横坐标，则右图中三条曲线即为热处理工艺曲线，可分为三个阶段；加热——保温——冷却。
加热曲线的斜率表示加热速度，冷却也如此。
根据加热介质、方法、速度等的不同及冷却的不同，热处理又可分为若干类型。
例如，退火、正火、淬火、回火，是四种不同的热处理工艺，即传统工艺的四把火，以后都要讲到。
这些方法看起来简单，但其中有很深奥的道理。
处理工艺有很大发展，仅了解这四种传统工艺是远不够的。
根据加热方式不同，还可分为感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火，离子轰击热处理，真空、激光热处理。
有些热处理是要改变表面化学成分的，如表面增加C的含量为渗C，还有渗N，渗硼等。
总之，金属热处理工艺方法非常多，且还在不断地发展。
二、热处理在机械制造中的地位和作用各行各业的发展，如工业、农业、现代国防和现代科学技术的发展与金属材料所占的比重越来越大。
现代工业，现代科学技术三大支柱：信息，能源，材料。
而金属仍然是基本材料，尤以钢铁为主。
金属材料制成的零件，在其加工过程中，要经过铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等一系列工序，热处理在其中担负着改进工件性能、充分发挥材料潜力，以提高使用寿命的重要任务。
就目前机械工业生产状况而言，机床中要经过热处理的工件占总重量的60~70%，汽车、拖拉机中占70~80%，而轴承和各种工、模具则百分之百全部需热处理。
5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。
7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。
②随着冷却速度的增大，则晶体形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。
③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。
8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。
②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。
9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。
②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。
③机械振动、搅拌。
第二章金属的塑性变形与再结晶2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。
第二章钢的热处理原理和工艺第一节概述随着现代化工农业以及科学技术的飞跃发展，人们对钢材性能的要求也愈来愈高。
为了满足这一点，一般可以采取两种方法：1、研制新钢种；2、对钢进行热处理。
何谓热处理？是指把钢加热到预定的温度，在此温度下保持一定的时间，钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改善其性能的一种工艺。
钢的热处理工艺通常分为退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理以及形变热处理等。
不同的热处理工艺由于加热和冷却的方式方法不同，具有不同的组织和性能变化，因而达到的目的也不同。
为随后的机械加工或进一步热处理作好组织准备的热处理，称为预备热处理；直接赋予工件所需要的使用性能的热处理，称为最终热处理。
热处理在冶金生产或机械制造生产中均占有重要的地位。
如特钢厂热轧后的合金钢型材要进行热处理；汽车制造中70-80%的零件要进行热处理。
为了保证冶金和机械产品质量，热处理工序往往是最关键的工序。
第二节钢的加热转变（奥氏体形成）根据Fe-Fe3C状态图（图2-2）可知，当把钢缓慢加热到共析温度以上时，珠光体将向奥氏体转变。
钢在热处理时，通常第一道工序就是把钢加热，使之形成奥氏体组织。
加热时钢中奥氏体的转变过程与条件，对最终形成的奥氏体晶粒尺寸、形态、转变完善程度等有重要影响，而所有这些又都必然影响到热处理后钢的最终组织和性能。
本章讨论奥氏体形成的机理、动力学以及影响奥氏体转变的各种因素。
1、奥氏体形成的热力学根据热力学一般原理，系统发生的变化都是由于新旧状态的能量高低不同而引起的。
一切自发过程的进行方向，总是从自由能高的状态向自由能低的状态过渡。
这也同样是钢中发生的各种转变所必需的热力学条件。
图2-2 Fe-Fe3C状态图钢中奥氏体和珠光体的自由能都随温度而变化，如图2-3所示。
随温度的升高，奥氏体与珠光体的自由能都降低，但二者的变化率不同，奥氏体的自由能随温度变化得更明显些。
因此，这两条曲线在某一点必然相交。
