热处理的新工艺

热处理的新工艺

一、形变热处理

形变热处理是将塑性变形同热处理有机结合在一起，获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。

形变强化和相变强化相结合的一种综合强化工艺。它包括金属材料的范性形变和固态相变两种过程，并将两者有机地结合起来，利用金属材料在形变过程中组织结构的改变，影响相变过程和相变产物，以得到所期望的组织与性能。

形变热处理的主要优点

①将金属材料的成形与获得材料的最终性能结合在一起，简化了生产过程，节约能源消耗及设备投资。②与普通热处理比较，形变热处理后金属材料能达到更好的强度与韧性相配合的机械性能。有些钢特别是微合金化钢，唯有采用形变热处理才能充分发挥钢中合金元素的作用,得到强度高、塑性好的性能。例如09MnNb钢正常轧制后屈服强度（σs）为39kgf/mm2，-40℃梅氏（Mesnager）冲击值(αK)为0.63kgf·m/cm2；经正火后，-40℃的αK可提高到6～8kgf·m/cm2,而σs下降5kgf/mm2；如采用控制轧制（形变热处理工艺之一），强度与韧性都可进一步提高：αs约45kgf/mm2,-40℃的αK可达6～

12kgf·m/cm2。由于以上原因，形变热处理已广泛应用于生产金属与合金的板材、带材、管材、丝材，和各种零件如板簧、连杆、叶片、工具、模具等。

塑性变形

形变热处理工艺中的塑性变形（范性形变），可以用轧、锻、挤压、拉拔等各种形式；与其相配合的相变有共析分解、马氏体相变、脱溶等。形变与相变的顺序也多种多样：有先形变后相变；或在相变过程中进行形变；也可在某两种相变之间进行形变。

二、真空热处理

真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。

真空热处理的优点

优点：1.有防止氧化作用2.真空脱气作用 3.脱脂作用 4.处理工件无氢脆5.淬火变形小 6.真空热处理工艺稳定性和重复性好7.能

耗少8.操作安全减少污染。

真空热处理的缺点

1.有些合金元素在真空中蒸发较大

2.设备投资大

三、可控气氛热处理

可控气氛热处理是在防止工件表面发生化学反应的可控气氛或

单一惰性气体的炉内进行的热处理。

可控气氛热处理的条件

制备气氛的气源我国在掌握和推广可控气氛过程中，在解决气氛问题上走过了漫长的道路。最早的吸热式气氛发生炉主要用液化气，即纯度较高的丙烷或丁烷。近年已证实，我国的天然气资源丰富，为用甲烷制备吸热式气氛创造了良好的条件。

设备能密封的炉型；自动化程度高，生产柔性大，适用性强的多用炉生产线等；因而发展前途广，市场需求大。

四、激光热处理

激光技术是本世纪60 年代初诞生，而且发展极为迅速的一门高新技术。它的发展与渗透，带动了其他学科和技术的发展，激光技术已成为本世纪高新技术产业的主要支柱之一。

激光加工技术是激光技术在工业中的主要应用，激光加工技术加速了对传统加工工业的改造，提供了现代工业加工技术的新手段，影响很大。激光加工是指用高功率激光束对工业用零部件进行切割、热处理、焊接、打孔等等，与传统加工方法相比，激光加工的特点是：激光束能量高度集中，加工区域小，因而热变形小，加工质量高、精度高，加工件不受尺寸、形状限制，不需冷却介质，而且无污染，噪声小，劳动强度低，效率高。激光加工技术的产业化正在我国兴起。激光热处理是一种表面热处理技术。即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。激光加热具有极高的功率密度，即激光的照射区域的

单位面积上集中极高的功率。由于功率密度极高，工件传导散热无法及时将热量传走，结果使得工件被激光照射区迅速升温到奥氏体化温度实现快速加热。当激光加热结束，因为快速加热时工件基体大体积中仍保持较低的温度，被加热区域可以通过工件本身的热传导迅速冷却，从而实现淬火等热处理效果。激光淬火效果：激光淬火层的硬度分布曲线激光淬火层的硬度分布激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢，铸铁。激光淬火的应用实例：激光淬火强化的铸铁发动机汽缸，其硬度提高HB230提高到HB680，使用寿命提高2~3倍。

激光热处理技术的特点

激光热处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法，它可以对金属实现相变硬化（或称作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性处理，产生用其大表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。经激光处理后，铸铁表面硬度可以达到hrc60度以上，中碳及高碳的碳钢，表面硬度可达hrc70度以上,从而提高起抗磨性,抗疲劳,耐腐蚀,抗氧化等性能,延长其使

用寿命.激光热处理技术与其它热处理如高频淬火,渗碳,渗氮等传统工艺相比,具有以下特点:

1.无需使用外加材料,仅改变被处理材料表面的组织结构.处理后的改性层具有足够的厚度,可根据需要调整深浅一般可达

0.1-0.8mm .

2.处理层和基体结合强度高.激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合,而且处理层表面是致密的冶金组织,具有较高的硬度和耐磨性.

3.被处理件变形极小，由于激光功率密度高，与零件的作用时间很短（10-2-10秒），故零件的热变形区和整体变化都很小。故适合于高精度零件处理，作为材料和零件的最后处理工序。

4．加工柔性好，适用面广。利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，可进行选择性的局部处理。

五、电子束表面淬火

电子束热处理是利用高能量密度的电子束加热，进行表面淬火的新技术。电子束是由电子枪呢热阴极（灯丝）发出的电子，通过高压环形阳极加速，并聚焦成束使电子束流打击金属表面，达到加热的效果。被处理零件的加热深度，是加热加速电压和金属密度的函数，当功率为150kw时，在铁中的理论加热深度为0.076mm，而在铝中的则为0.178。一般来讲，电子束表面淬火的原理，同一般表面淬