金屬材料性能的調(diào)控——金屬熱處理工藝介紹

2023-06-09
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的工藝方法。金屬熱處理可以改善金屬的力學性能、物理性能和化學性能，提高金屬的使用壽命和可靠性。

金屬熱處理的原理主要是利用金屬在不同溫度下發(fā)生的相變和固溶體分解等現(xiàn)象，通過控制加熱溫度、保溫時間和冷卻速度等參數(shù)，來調(diào)節(jié)金屬的晶粒尺寸、相組成和缺陷分布，從而影響金屬的強度、硬度、韌性、塑性、耐磨性、耐腐蝕性等性能。

金屬熱處理的工藝主要分為三大類：退火、正火和淬火。退火是將金屬加熱到高于臨界溫度或低于臨界溫度的適當溫度，保持一定時間后緩慢冷卻，使金屬材料恢復或接近平衡狀態(tài)，消除應力和缺陷，降低硬度，提高韌性和塑性。正火是將金屬加熱到高于臨界溫度，保持一定時間后沿著平衡相圖冷卻，使金屬材料得到均勻的奧氏體組織，然后在室溫下自然冷卻或緩慢冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或索氏體等組織，提高強度和韌性。淬火是將金屬加熱到高于臨界溫度，保持一定時間后快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體等不穩(wěn)定組織，提高硬度和耐磨性。

根據(jù)不同的加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)，金屬熱處理還可以分為四種基本工藝：空氣熱處理、鹽浴熱處理、真空熱處理和氣體熱處理?？諝鉄崽幚硎窃诳諝庵羞M行加熱和冷卻的工藝，具有操作簡單、成本低廉、無污染等優(yōu)點，但也存在氧化脫碳、變形裂紋等缺點。鹽浴熱處理是在含有鹽類化合物的液態(tài)介質(zhì)中進行加熱和冷卻的工藝，具有加熱速度快、溫度均勻、表面無氧化脫碳等優(yōu)點，但也存在污染環(huán)境、腐蝕設備、安全隱患等缺點。真空熱處理是在真空中進行加熱和冷卻的工藝，具有表面無氧化脫碳、無污染、能耗低等優(yōu)點，但也存在設備昂貴、加熱速度慢、溫度不均勻等缺點。氣體熱處理是在惰性氣體或活性氣體中進行加熱和冷卻的工藝，具有表面無氧化脫碳、能夠進行表面滲碳、滲氮等改性處理、溫度控制精確等優(yōu)點，但也存在設備復雜、成本較高等缺點。

金屬熱處理是金屬材料的重要加工方法，廣泛應用于機械制造、航空航天、汽車工業(yè)、電子信息、生物醫(yī)學等領域，對提高金屬材料的性能和功能具有重要意義。

金屬熱處理