热处理工艺：类型、方法、程序、应用 (PDF)

在本文中，您将了解什么是热处理工艺 ?它的方法 , 类型 ，以及目的 , 程序 , 应用程序 的热处理。热处理是机械零件和工具制造过程中必不可少的工序。

什么是热处理？

热处理 被定义为涉及加热和冷却固态金属或合金以在不改变成分的情况下获得某些理想性能的操作。

进行热处理的过程是为了改变晶粒尺寸，改变材料的结构，并减轻热加工或冷加工后材料产生的应力。

• 进行热处理以提高机械加工性。
• 改善磁性和电气性能。
• 为了提高耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等原因。

热处理 包括将金属加热至接近或高于其临界温度，并在该温度下保持特定时间，最后在某种介质（可能是空气、水、盐水或熔盐）中冷却金属。热处理工艺包括退火、表面硬化、回火、正火淬火、氮化、氰化等。

热处理工艺的种类

以下是不同类型的热处理工艺：

1. 退火
2. 规范化
3. 硬化
4. 回火
5. 氮化处理
6. 氰化
7. 感应淬火
8. 火焰硬化

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热处理的种类

1.退火

退火是热处理中最重要的工艺之一。它是钢铁热处理中应用最广泛的工序之一，被定义为软化工序。

从高于临界温度上限 30 - 50°C 加热，然后通过寻找熔炉以非常缓慢的速度冷却它。退火的主要目的是使钢更具延展性和延展性并消除内应力。这个过程使钢材变软，因此可以轻松加工。

1.1 退火的目的

• 它可以软化钢并改善其机械加工性。
• 细化晶粒并去除气体。
• 它消除了在前一个过程中产生的内应力。
• 获得所需的延展性、延展性和韧性。
• 它会改变电学和磁学特性。

1.2 退火程序

根据碳含量，将钢加热到高于其临界温度范围约 50° 至 55°C 的温度。根据熔炉的类型和工作性质，它会在此温度下保持一定的时间。然后让钢在炉内不断冷却。

1.3 退火的应用

适用于铸锻件。

2。规范化

归一化：归一化的主要目的是 消除冷加工过程后产生的内应力。在此过程中，钢被加热到高于其上限临界温度 30 - 50°C，并在空气中冷却。

它提高了机械和电气性能、机械加工性和拉伸强度。正火是为了恢复正常状态的组织而进行的热处理过程。

2.1 规范化的目的

• 促进结构的统一。
• 确保晶粒细化。
• 为钢材的性能带来理想的变化。

2.2 规范化过程

将钢加热到高于其上限临界温度约 40° 至 50°C 的温度。它在这个温度下保持很短的时间。然后让钢在室温下在静止空气中冷却，这称为空气淬火。

2.3 规范化的应用

• 应用于铸件和锻件，以细化晶粒结构并减轻应力。
• 在滚压、冲压、锤击等冷加工后使用。

3.硬化

硬化：硬化过程的主要目的是使 钢硬坚韧。在此过程中，钢被加热到高于上限临界温度 30° - 40°C，然后通过在水或油中淬火继续冷却至室温。是退火的相反过程。

3.1 硬化目的

• 通过硬化，提高钢的硬度。
• 抗拒佩戴
• 允许钢材切割其他金属

3.2 硬化程序

钢被加热到其临界温度范围以上。它在该温度下保持一定的时间。然后钢在淬火介质中快速冷却。

根据所需的硬度选择淬火介质。空气、水、带、油和熔盐用作淬火介质。这种刀片的薄截面在空气中冷却。水是广泛使用的介质，但它会导致金属表面形成气泡。

因此使用盐水溶液来防止这种情况。当裂纹有变形风险时使用油，适用于合金钢。熔盐用于冷却薄片，得到无裂纹和抗冲击的产品。

3.3 硬化的应用

适用于凿子、大锤、手锤、中心冲头、丝锥、模具、铣刀、刀片和齿轮。

4.回火

回火：当硬化过程使钢试样变硬时，它会变脆并具有很高的残余应力。是一种通过淬火来改变钢的性能以增加其使用性的操作。

回火或拉制可降低脆性并消除硬化过程中引起的内部应变。钢在硬化过程后必须进行回火。

回火根据所需钢材的用途分为三类。

• 低温回火。
• 中温回火。
• 高温回火。

4.1 回火目的

• 缓解因硬化引起的内部压力。
• 减少脆性。
• 提高延展性、强度和韧性。
• 提高耐磨性。
• 获得所需的机械性能。

4.2 回火程序

在硬化过程中淬火后的钢被重新加热到略高于其使用温度范围但低于较低临界温度的温度。这里的温度从 100°C 到 700°C 不等。

再加热是在油浴或熔融铅或熔融盐中进行的。试样在浴中保持一段时间，直到温度均匀，时间取决于钢的成分和所需的质量。现在将试样从浴槽中取出并在静止空气中缓慢冷却。

4.3 回火的应用

适用于通过淬火工艺硬化的切削工具、工具和齿轮。

5.氮化

氮化是表面硬化或表面硬化的过程，其中使用氮气来获得金属的硬皮。在此过程中，钢在氨环境中被加热。

因此，氮原子沉积并使材料变硬。感应淬火和火焰淬火的物体由氧乙炔火焰加热。

5.1 氮化的目的

• 使钢材表面硬化到一定深度。
• 提高耐磨性和抗疲劳性。
• 提高耐腐蚀性。

5.2 氮化程序

它在温度保持在 450° 和 510°C 之间变化的电炉中完成。该零件经过良好的加工和精加工，并放置在密封容器中，该容器设有出口和入口管，氨气通过这些管循环。

将装有零件的容器放入炉内，加热炉时通入氨气。

在加热过程中，氨以原子氮的形式释放出氮气，与零件表面发生反应，生成硝酸铁。

进入的深度取决于在氮化温度下花费的时间长度。零件已取出，无需任何淬火或进一步热处理。

5.3 氮化的应用

• 适用于中碳合金钢的表面硬化处理。

6.氰化

氰化：在这个过程中，钢在氰化钠环境中被加热。因此，碳和氮原子会沉积在钢的表面并使其变硬。

6.1 氰化的目的

• 这种方法对于提高齿轮、轴、腕销等中小型零件的疲劳极限很有效。
• 增加表面硬度。
• 提高耐磨性。
• 使硬化表面具有干净、明亮和令人愉悦的外观。

6.2 氰化产品

将要处理的部件浸入温度保持在 950°C 的熔融氰化物盐浴中。所用熔盐有氯化钠、碳酸钠、氰化钠和纯碱。

将浸过的制品在温度为950℃的熔融氰化物盐中放置约15至20分钟。氰化钠的分解从一氧化碳中产生氮和碳，这些氮和碳扩散到表面中，导致表面硬化。然后将零件从镀液中取出并在水或油中淬火。

6.3 氰化的应用

• 适用于需要薄而硬耐磨表面的小件物品，如齿轮、衬套、螺钉、销钉和小型手工工具。

7.渗碳

渗碳：在这个过程中，钢在碳环境中被加热。由于碳原子沉积在金属表面并使其变硬。

8.表面硬化或表面硬化

该工艺的主要目的是使钢的唯一外表面变硬而内芯变软。它是渗碳的过程，即用碳使钢的表层饱和，或通过其他一些过程使表面硬化并保持芯部保持柔软。

8.1 表面硬化的目的

• 为了获得坚硬和耐磨的机器零件。
• 通过表面硬化，获得坚韧的核心。
• 为了获得更高的疲劳极限和核心的机械性能。

钢材热处理的目的

以下是热处理的目的。

• 提高机械性能，例如拉伸强度、硬度、延展性、抗冲击性和耐腐蚀性。
• 提高可加工性。
• 在冷加工或热加工过程中减轻金属引起的内应力。
• 改变或细化粒度。
• 改善磁和电性能。
• 提高耐磨性和耐腐蚀性。
• 增加表面硬度。

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结论

所以现在，我们希望我们能消除您对热处理工艺的所有疑虑。如果您对热处理工艺仍有疑问 或者方法、类型、应用可以在评论中提问。

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