什么是热处理？- 过程和方法
什么是热处理？
热处理是加热和冷却金属的过程，使用特定的预定方法来获得所需的性能。黑色金属和有色金属在使用前都要经过热处理。
随着时间的推移，已经开发了许多不同的方法。即使在今天，冶金学家仍在不断努力提高这些工艺的结果和成本效益。为此，他们制定了新的时间表或周期来生产各种等级。每个时间表都涉及不同的金属加热、保温和冷却速率。
这些方法，如果仔细遵循，可以生产出具有显着特殊物理和化学性质的不同标准的金属。
热处理的好处
进行热处理有多种原因。一些程序使金属变软，而另一些程序则增加硬度。它们还可能影响这些材料的导电性和导热性。
一些热处理方法可以减轻早期冷加工过程中引起的应力。其他人则对金属产生了理想的化学性质。选择完美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，一个金属零件可能会经过几个热处理程序。例如，飞机制造行业中使用的一些高温合金可能会经历多达六种不同的热处理步骤，以针对应用进行优化。
热处理工艺步骤
简单来说，热处理是加热金属，将其保持在该温度，然后将其冷却回来的过程。在此过程中，金属零件的机械性能会发生变化。这是因为高温会改变金属的微观结构。而微观结构对材料的力学性能起着重要的作用。
最终结果取决于许多不同的因素。其中包括加热时间、将金属零件保持在一定温度下的时间、冷却速度、周围条件等。这些参数取决于热处理方法、金属类型和零件尺寸。
在这个过程中，金属的特性会发生变化。这些特性包括电阻、磁性、硬度、韧性、延展性、脆性和耐腐蚀性。
1. 加热
正如我们已经讨论过的，合金的微观结构会在热处理过程中发生变化。加热是按照规定的温度曲线进行的。
合金在加热时可能以三种不同状态之一存在。它可以是机械混合物，也可以是固溶体，也可以是两者的结合。
机械混合物类似于混凝土混合物，其中水泥将沙子和砾石粘合在一起。沙子和砾石仍然作为单独的颗粒可见。对于金属合金，机械混合物通过贱金属保持在一起。
另一方面，在固溶体中，所有组分均均匀混合。这意味着即使在显微镜下也无法单独识别它们。
每个州都带来不同的品质。可以根据相图通过加热来改变状态。然而，冷却决定了最终结果。合金有可能最终处于三种状态之一，这完全取决于方法。
2. 持有
在保持或浸泡阶段，金属保持在达到的温度。持续时间取决于要求。
例如，表面硬化只需要对金属表面进行结构改变以提高表面硬度。同时，其他方法需要统一的属性。在这种情况下，持有期更长。
浸泡时间还取决于材料类型和零件尺寸。当目标是一致的属性时，较大的零件需要更多的时间。只是大部分零件的核心需要更长的时间才能达到所需的温度。
3. 冷却
浸泡阶段完成后，金属必须以规定的方式冷却。在这个阶段，也会发生结构性变化。冷却时的固溶体可能保持不变，完全或部分变成机械混合物，这取决于各种因素。
盐水、水、油或强制空气等不同介质控制冷却速度。上述冷却介质的顺序是按有效冷却速率递减的顺序排列的。盐水吸热最快，而空气吸热最慢。
也可以在冷却过程中使用熔炉。当需要缓慢冷却时，受控环境允许高精度。
热处理方法
有很多热处理技术可供选择。他们每个人都具有一定的品质。
最常见的热处理方法包括：
- 退火
- 规范化
- 硬化
- 老龄化
- 缓解压力
- 回火
- 渗碳
1. 退火
在退火过程中，金属被加热到超过上限临界温度，然后缓慢冷却。
进行退火以软化金属。它使金属更适合冷加工和成型。它还增强了金属的机械加工性、延展性和韧性。
退火也可用于减轻由于先前的冷加工过程而引起的零件应力。当金属温度超过上限临界温度时，再结晶过程中出现的塑性变形被消除。
金属可以进行多种退火技术，例如再结晶退火、完全退火、部分退火和最终退火。
2. 标准化
正火是一种热处理工艺，用于消除由焊接、铸造或淬火等工艺引起的内应力。
在这个过程中，金属被加热到比其上限临界温度高 40°C 的温度。
该温度高于用于硬化或退火的温度。在此温度下保持指定时间后，在空气中冷却。正火可在整个零件中产生均匀的晶粒尺寸和成分。
正火钢比退火钢更硬、更坚固。事实上，在其标准化形式下，钢比任何其他条件下都更坚韧。这就是为什么需要冲击强度或需要承受巨大外部载荷的零件几乎总是会被归一化的原因。
3. 硬化
最常见的热处理工艺，硬化用于增加金属的硬度。在某些情况下，可能只有表面硬化。
工件通过将其加热到指定温度来硬化，然后通过将其浸入冷却介质中来快速冷却。可以使用油、盐水或水。所得零件的硬度和强度会增加，但脆性也会同时增加。
表面硬化是一种硬化工艺，其中仅对工件的外层进行硬化。所用工艺相同，但由于外层较薄，加工出来的工件外层较硬，内芯较软。
这对于轴很常见。坚硬的外层保护它免受材料磨损。将轴承安装到轴上时，可能会损坏表面并使一些颗粒移位，从而加速磨损过程。硬化表面提供了保护，核心仍然具有处理疲劳应力的必要特性。
4. 老龄化
时效或沉淀硬化是一种热处理方法，主要用于提高可锻金属的屈服强度。该过程在金属的晶粒结构中产生均匀分散的颗粒，从而导致性能发生变化。
沉淀硬化通常发生在另一个达到更高温度的热处理过程之后。然而，老化只会将温度升高到中等水平，然后又会迅速降低。
一些材料可能会自然老化（在室温下），而另一些则只能人为老化，即在高温下。对于自然老化的材料，在较低的温度下储存可能更方便。
5. 缓解压力
应力消除对于锅炉部件、空气瓶、蓄能器等来说尤其常见。这种方法将金属的温度带到刚好低于其下临界边界的温度。冷却过程缓慢，因此均匀。
这样做是为了减轻由于早期工艺（如成型、机加工、轧制或矫直）而在零件中产生的应力。
6. 回火
回火是减少在硬化过程中引起的过度硬度和脆性的过程。内部应力也得到缓解。经历这个过程可以使金属适用于需要这种特性的许多应用。
温度通常远低于硬化温度。使用的温度越高，最终工件变得越软。回火过程中冷却速度不影响金属组织，通常金属在静止空气中冷却。
7. 渗碳
在这个热处理过程中，金属在存在另一种分解时释放碳的材料的情况下被加热。
释放的碳被吸收到金属表面。表面的碳含量增加，使其比内核更硬。
哪些金属适合热处理？
虽然黑色金属占热处理材料的大部分，但铜、镁、铝、镍、黄铜和钛的合金也可以进行热处理。
大约 80% 的热处理金属是不同等级的钢。可热处理的黑色金属有铸铁、不锈钢和各种牌号的工具钢。
黑色金属一般采用淬火、退火、正火、去应力、表面硬化、渗氮、回火等工艺。
铜及铜合金经过退火、时效、淬火等热处理方法。
铝适用于退火、固溶热处理、自然和人工时效等热处理方法。铝的热处理是一种精密工艺。必须建立过程范围，并在每个阶段仔细控制所需特性。
显然，并非所有材料都适合热处理形式。同样，单一材料不一定会从每种方法中受益。因此，应分别研究每种材料以达到预期的结果。使用相图和有关上述方法的效果的可用信息是起点。
常见问题解答。
什么是热处理？
热处理是在不使其达到熔融或熔化阶段的情况下加热金属，然后以受控方式冷却金属以选择所需机械性能的过程。热处理用于使金属更坚固或更具延展性、更耐磨或更具延展性。
什么是热处理实例？
比如铝合金汽车铸件经过热处理提高硬度和强度；黄铜和青铜物品经过热处理以增加强度并防止开裂；对钛合金结构进行热处理以提高高温强度。
热处理分为哪两种？
以下是不同类型的热处理工艺：
- 退火。
- 标准化。
- 硬化。
- 回火。
- 氮化。
- 氰化。
- 感应淬火。
- 火焰硬化。
我们为什么要做热处理？
热处理有许多优点，包括它可以改变材料的物理（机械）特性，并有助于其他制造步骤。它可以减轻压力，使零件更容易加工或焊接。增加强度，使材料具有延展性或更柔韧。
热处理有几种？
在这篇文章中，我们将介绍当今钢的四种基本热处理类型：退火、正火、硬化和回火。
热处理工艺分为哪三个阶段？
热处理阶段
- 加热阶段。
- 浸泡阶段。
- 冷却阶段。
什么是五种基本热处理工艺？
热处理工艺包括退火、表面硬化、析出强化、回火、渗碳、正火、淬火等。
热处理是如何工作的？
简单来说，热处理是加热金属，将其保持在该温度，然后将其冷却回来的过程。在此过程中，金属零件的机械性能会发生变化。这是因为高温会改变金属的微观结构。
什么是调质？
淬火和回火是强化钢和其他铁基合金等材料的工艺。这些工艺通过加热材料来强化合金，同时在水、油、强制空气或氮气等气体中冷却。
什么是钢和合金？
从根本上说，钢是一种含少量碳的铁合金。有成千上万种不同类型的钢材可以适应不同类型的应用。这些大致分为4种类型——碳钢、工具钢、不锈钢和合金钢。
什么是热处理中的退火？
退火，对金属或合金进行热处理，加热到预定温度，保温一定时间，然后冷却到室温，以提高延展性，降低脆性。
回火有什么好处？
回火有助于减轻应力，使金属更容易焊接或加工。增加强度，同时使材料更具柔韧性和延展性。增加硬度并在表面或整个金属中引入耐磨性能。
退火的种类有哪些？
一些不同类型的退火工艺：
- 完全退火 .使用这种方法，钢部件被加热到比其临界转变温度高出大约 30°C。
- 等温退火。
- 球面退火。
- 再结晶退火。
- 扩散退火。
热处理前是否进行正火处理？
规范化过程概述。正火热处理有助于去除杂质，提高延展性和韧性。在正火过程中，材料被加热到750-980°C（1320-1796°F）之间。
退火的主要目的是什么？
退火的主要优点在于该工艺如何提高材料的可加工性，增加韧性，降低硬度，增加金属的延展性和切削加工性。
什么是热处理的均热时间？
浸泡时间是钢保持在所需温度的时间量，在这种情况下为 1500 华氏度。浸泡时间结束后，用钳子非常快速但小心地取出样品。
硬化的目的是什么？
硬化是用于增加金属硬度的冶金金属加工过程。金属的硬度与施加应变处的单轴屈服应力成正比。
加热金属会削弱它吗？
这个简单的动作，如果加热到精确的温度范围，可以制造出更纯净、更硬的金属。它通常用于制造比金属退火更坚固的钢，但也会制造出延展性较差的产品。所以，热量确实可以使金属变弱。
回火和硬化有什么区别？
硬化或淬火是增加金属硬度的过程。回火是将物质加热到低于其临界范围的温度，保温，然后冷却的过程。
如果钢过回火会发生什么？
在足够高的温度和足够长的时间下，钢会比完全不淬火并让它慢慢冷却的情况更软。因此，根据您的目标，您绝对可以对刀片进行过度回火。它会使刀片更柔软，但也不会那么脆。
为什么淬火后必须进行回火处理？
钢在硬化后必须进行回火。这仅仅是因为创建了一个新相，即马氏体。请记住，在生成马氏体之前，必须先进入奥氏体相。
为什么淬火后需要回火？
淬火后，金属处于非常坚硬的状态，但很脆。钢经过回火以降低一些硬度并增加延展性。它会在 400° F 到 1,105° F 之间的温度下加热一段时间。
黄铜是什么合金？
黄铜是一种铜和锌的合金，因其硬度和可加工性而具有历史和持久的重要性。
什么是硬化过程？
硬化过程包括将部件加热到临界（正火）温度以上，在该温度下保持每英寸厚度一小时，以足够快的速度冷却，以使材料转变为更硬、更强的结构，然后回火.
为什么需要感应淬火？
感应淬火是一种热处理工艺，用于提高铁部件局部区域的机械性能。由此产生的硬化区域提高了耐磨性和抗疲劳性以及强度特性。
哪些材料可以进行火焰硬化？
对低碳钢、合金钢、中碳钢和铸铁制成的零件进行火焰硬化。顾名思义，火焰硬化利用氧气火焰的直接热量。
你是怎么做回火过程的？
回火通常是在硬化后进行，以减少一些多余的硬度，并通过将金属加热到临界点以下的某个温度一段时间，然后让它在静止空气中冷却来完成。
金属