热处理概述

热处理是指金属材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期金属组织与所需性能的加工工艺。

随着时间的推移,许多不同的方法被开发出来。即使在今天,冶金学家仍在不断努力提高这些工艺的效果和成本效率。

为此,他们制定了新的时间表或周期,以产生各种等级。每个时间表都涉及到不同的加热、保持和冷却金属的速率。

为什么要进行热处理

进行热处理有多种原因。有些工序使金属变软,而另一些工序则增加了硬度。它们也可能影响这些材料的导电性和导热性。

一些热处理方法减轻了早期冷加工过程中产生的应力。另一些则发展出金属所需的化学性质。选择合适的方法实际上取决于金属的类型和所需的性能。

在某些情况下,一个金属零件可能要经过几个热处理程序。

热处理工艺步骤

简单来说,热处理就是将金属加热,保持在那个温度,然后再冷却的过程。在此过程中,金属零件的力学性能会发生变化。这是因为高温改变了金属的微观结构。微观组织对材料的力学性能有重要影响。

热处理的结果取决于许多不同的因素。这些包括加热时间,保持金属部件在一定温度的时间,冷却速度,周围条件等。参数取决于热处理方法,金属类型和零件尺寸。

在这一过程中,金属的性能会发生变化。这些性能包括电阻、磁性、硬度、韧性、延性、脆性和耐腐蚀性。

加热

合金的微观组织在热处理过程中会发生变化。

合金在加热时可能以三种不同状态中的一种存在。它可以是一种机械混合物,一种固体溶液,或者两者的结合。

机械混合物类似于水泥将沙子和碎石粘合在一起的混凝土混合物。沙和砾石仍然是分开的颗粒。在金属合金中,机械混合物由基体金属结合在一起。

另一方面,在固体溶液中,所有的组分都是均匀混合的。这意味着即使在显微镜下也不能单独识别它们。

每个状态都有不同的特质。根据相图,可以通过加热改变其状态。然而,降温决定了结果。合金处于这三种状态中的一种是可能的,这取决于处理方法。

时效

在保温或浸泡阶段,金属被保持在达到的温度下。持续的时间取决于需求。

例如,表面硬化只需要改变金属表面的结构以增加表面硬度。同时,其他方法需要统一的属性。在这种情况下,时效处理的时间会更长。

保温时间也取决于材料类型和零件尺寸。当追求均匀性能时,较大的零件需要更多的时间。只是要花更长的时间让核心的大部分达到所需的温度。

冷却

时效阶段完成后,必须按规定的方式冷却金属。在这个阶段,结构也会发生变化。固溶体在冷却时可能保持不变,完全或部分地变成机械混合物,这取决于各种因素。

不同的介质如盐水、水、油或强制空气控制冷却速度。上述冷却介质的排列顺序为有效冷却速率的递减顺序。