金属热处理原理与工艺
金属材料的热处理和表面处理
金属材料的热处理和表面处理金属材料在工业生产和制造过程中扮演着重要的角色。
为了提高金属材料的性能和延长其使用寿命，热处理和表面处理成为必不可少的工艺。
本文将介绍金属材料的热处理和表面处理的基本概念、工艺和应用。
一、热处理热处理是通过在一定温度范围内对金属材料进行加热、保温和冷却来改变其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理方法包括退火、淬火、回火和正火。
1. 退火退火是最常见的热处理方法之一，通过将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以改善金属的塑性、韧性和机械性能。
退火过程中，金属材料的晶粒会长大并且组织结构得到调整，从而消除内部应力和缺陷。
2. 淬火淬火是将金属材料迅速冷却至室温的热处理方法。
淬火能使金属材料获得高硬度和较高的强度，但会增加脆性。
因此，通常需要通过回火来降低脆性。
3. 回火回火是将淬火后的金属材料加热至一定温度，然后以适当速度冷却的过程。
回火旨在降低金属材料的硬度和脆性，提高其韧性和塑性，以适应不同的使用要求。
4. 正火正火是将金属材料加热至临界点以上，然后冷却至室温的热处理过程。
正火能改善金属材料的硬度、强度和韧性，并且能提高金属材料的耐磨性能。
二、表面处理表面处理是通过对金属材料表面进行物理、化学或电化学处理，以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和功能性。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、热喷涂和阳极氧化。
1. 电镀电镀是利用电解质溶液中的金属离子，通过电解沉积在金属材料表面，形成一层金属膜的过程。
电镀可以改善金属材料的外观，提高其耐腐蚀性和耐磨性，同时也可以增加金属材料的导电性和焊接性。
2. 喷涂喷涂是将涂料通过喷枪均匀地喷洒在金属材料表面的过程。
喷涂能够形成一层保护膜，提供金属材料防锈、防腐蚀和装饰的功能。
常见的喷涂涂料有涂胶、烤漆和粉末涂料等。
3. 热喷涂热喷涂是将金属粉末或陶瓷粉末加热至熔点，然后通过喷枪喷射在金属材料表面形成涂层的过程。
热喷涂能够提高金属材料的抗腐蚀性、耐磨性和耐高温性，常用于航空航天和化工等领域。
金属热处理原理及工艺 期末总结
金属热处理原理及工艺期末总结正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
Al-4Cu合金在时效过程中，过饱和固溶体的各个沉淀阶段，其顺序可概括为：过饱和G.P.区过渡相过渡相(CuAl2)稳定相固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度时效处理有自然时效和人工时效两种。
淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。
表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。
适用于中碳钢。
化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺渗碳：向钢的表面渗入碳原子，提高表面含碳量，提高材料表面硬度、抗疲劳性和耐磨性。
金属热处理方法及工艺介绍
金属热处理方法介绍
表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热 处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部， 使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较 大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处 理的主要方法，有激光热处理、火焰淬火和感应加热热处理，常 用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
淬火→将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶 液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了 降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某
金属热处理方法介绍
一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的 淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
金属热处理方法介绍
另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热 温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微 组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表 面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间或保温时间很 短，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺 不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢， 正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而 有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬 硬。
金属热处理原理及工艺总结-整理版
金属热处理原理及工艺总结-整理版引言金属热处理是一种通过改变金属内部结构来提高其性能的工艺。
它广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域。
本文档旨在总结金属热处理的基本原理、常见工艺以及实际应用。
金属热处理的基本原理金属晶体结构金属晶体是由金属原子按一定规则排列形成的。
金属的物理性能，如硬度、韧性等，与其晶体结构密切相关。
相变理论金属在不同的温度下会发生相变，如奥氏体化、珠光体化等。
通过控制加热和冷却过程，可以改变金属的相组成，从而改善其性能。
扩散原理金属热处理过程中，原子的扩散是改善金属性能的关键。
通过高温加热，原子获得足够的能量进行扩散，实现组织结构的优化。
常见的金属热处理工艺退火退火是将金属加热到一定温度，保持一定时间后缓慢冷却的过程。
目的是降低硬度，消除内应力，提高塑性。
正火正火是将金属加热到一定温度后，保持一段时间，然后以较快速度冷却的过程。
它能改善金属的组织结构，提高硬度和强度。
淬火淬火是将金属加热到奥氏体化温度后迅速冷却，形成马氏体或其他硬化组织，显著提高金属的硬度和强度。
回火回火是淬火后的金属再次加热到一定温度，保持一段时间后冷却的过程。
它用于降低淬火后的脆性，提高韧性和塑性。
调质调质是将金属加热到奥氏体化温度后淬火，再进行高温回火的过程。
它综合了淬火和回火的优点，使金属具有较好的综合机械性能。
金属热处理工艺的实际应用钢铁材料的热处理钢铁材料是金属热处理的主要对象。
通过不同的热处理工艺，可以生产出不同性能的钢材，满足各种工程需求。
非铁金属材料的热处理非铁金属如铝合金、钛合金等，也可以通过热处理改善性能。
例如，铝合金通过固溶处理和时效处理提高强度。
表面热处理表面热处理如渗碳、氮化等，可以在金属表面形成一层硬度高、耐磨性好的化合物层，提高零件的使用寿命。
控制气氛热处理在控制气氛中进行热处理，可以防止金属氧化和脱碳，保持金属表面光洁，提高热处理质量。
结语金属热处理是材料科学中的一个重要分支。
热处理基本知识及工艺原理
将淬火后的金属材料加热到适当温度，保温一定时间后冷 却至室温。回火可以消除淬火产生的内应力，提高金属材 料的韧性和塑性。
02
热处理工艺原理
加热与冷却
加热
热处理过程中，将金属材料加热至所 需温度，以实现所需的相变和组织转 变。加热方式包括电热、燃气热、微 波加热等。
冷却
热处理过程中，金属材料在加热后需 进行冷却，以控制相变和组织转变的 过程。根据冷却速度的不同，可分为 缓慢冷却和快速冷却。
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热处理的分类
1. 退火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却至 室温。退火可以提高金属材料的塑性和韧性，消除内应力 。
3. 淬火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后快速冷却至 室温。淬火可以提高金属材料的硬度和耐磨性，但可能导 致内应力增大。
2. 正火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后在空气中自 然冷却。正火可以提高金属材料的强度和韧性，细化组织 结构。
离子注入技术
将具有特定能量的离子注 入材料表面，改变其物理 和化学性质，提高耐磨、 耐腐蚀等性能。
提高热处理效率与节能减排
高效加热方式
采用电磁感应、微波加热 等高效加热方式，缩短加 热时间，提高热处理效率。
余热回收利用
对热处理过程中的余热进 行回收和再利用，减少能 源浪费，降低碳排放。
环保材料与工艺
热处理基本知识及工艺艺原理 • 常见热处理工艺 • 热处理的应用 • 热处理的发展趋势与挑战
01
热处理基本概念
热处理的定义
热处理：通过加热、保温和冷却等工 艺手段，改变金属材料的内部组织结 构，以达到改善其性能、满足使用要 求的一种工艺方法。
金属热处理原理与工艺(第1章)
高硬、高强、高耐磨
1-16
珠光体(纯铁、铁素体)的机械性能 抗拉强度σb: 1000(176~274)MN/m2 屈服强度σ0.2: 600(98~166)MN/m2 延伸率δ: 10%(30~50%) 断面收缩率ψ: 12-15%(70~80%) 硬度HB: 241(50~80)
Chapter 1: Introductions
1-15
组织 奥氏体
比容 (cm3/g-1)
0.1212
线膨胀系数 (106K-1)
14.5
力学性能
低硬度、低屈服强度，高塑性
铁素体 0.1271
渗碳体 0.130
珠光体
-
莱氏体
-
23.0 12.5
-
低强度、低硬度，高塑形和韧 性
高硬、高强、高耐磨，低塑性 、低韧性
Chapter 1: Introductions
1-25
1-12
计算相及组织含量
【例】计算珠光体中F和Fe3C的含量。 WF=SK/PK=(6.69-0.77/6.69-0.0218)×100% =88.7%
WFe3c=100%-88.7%=11.3%
【课堂练习】分析wc=1.5%的铁碳合金在室温下 的相及组织，并分别计算其含量。
Chapter 1: Introductions
正火(normalizing)
处
三阶段：加热、保温、冷却
理 淬火(quenching ) 回火(tempering)
分
五要素：介质、V加、T、t 、V冷 类 固溶时效(aging treatment)
Chapter 1: Introductions
1-7
热处理与相图
金属热处理的工艺过程介绍
金属热处理的工艺过程介绍金属热处理是指通过加热和冷却来改变金属材料的化学和物理性质的过程。
金属热处理可以改变材料的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐蚀性等性能，使其达到设计要求，同时还可以提高材料的加工性能和使用寿命。
下面将对金属热处理的工艺过程进行详细介绍。
1.加热：金属热处理的第一步是将金属材料加热至一定温度。
加热温度取决于金属的种类和具体的处理要求。
常用的加热方法有电阻加热、火焰加热和感应加热等。
2.保温：在将金属材料加热到所需温度后，需要使其保持一定时间，以确保温度均匀分布，使金属内部结构逐渐达到热平衡状态。
保温时间的长短也取决于金属的种类和要求。
3.冷却：在保温后，需要将金属材料迅速冷却，以固定金属的结构状态和性能。
冷却方法有多种，如油冷、水冷、气体冷却等，具体取决于金属的种类和处理要求。
不同冷却速度将导致不同的组织和性能变化。
4.退火：退火是一种常用的金属热处理方法，通过加热和适当冷却，可以降低金属材料的硬度，增加其韧性。
退火可分为完全退火和回火两种形式。
完全退火是指将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温。
这种方法可消除应力，改善材料的韧性和塑性，减少晶粒大小，提高机械性能。
回火是指将钢件先加热至一定温度，然后进行适当冷却。
回火可以分为多种类型，如低温回火、中温回火和高温回火等，不同回火温度将产生不同的效果，如提高强度、韧性、抗冲击性等。
5.高温热处理：高温热处理是指将金属材料加热至较高温度，然后进行适当冷却，以改变材料的晶体结构和组织状态。
高温热处理可以提高金属的强度、硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。
常见的高温热处理方法包括正火、球化退火、奥氏体化、固溶处理等。
这些方法可以调整金属的化学成分、晶体结构和组织状态，以改变其性能。
6.淬火：淬火是将金属材料快速冷却至室温，以快速固化其晶体结构和组织状态。
淬火可以极大地提高材料的硬度和强度，但同时也会增加其脆性。
因此，在进行淬火处理时需要根据具体要求进行适当的调节和控制。
热处理基本知识及工艺原理
热处理基本知识及工艺原理1. 热处理的基础热处理听起来很高大上，其实说白了就是给金属“洗澡”，不过这澡可不是一般的洗澡，它是通过加热和冷却，让金属变得更结实、更耐用。
就像人要适当运动一样，金属也需要“锻炼”才能有更好的表现。
大家常常听到的“热处理”这两个字，实际上是金属加工中的一个重要环节，尤其是在制造一些需要承受高强度和高温的零件时，它的重要性就显得尤为突出。
1.1 热处理的类型热处理可分为几种主要的类型，比如淬火、回火、退火、正火等等。
这些名字听起来有点像高深的武功秘籍，但其实它们各有各的妙处。
淬火就像是给金属来个猛击，迅速让它从热状态转为冷状态，达到硬化的效果；而回火则是帮金属放松一下，避免太过刚强造成的脆弱。
退火则是金属的“慢养”，通过长时间的加热和缓慢冷却，让金属的内部结构得到调整。
正火呢，就像是在金属身上做个深层按摩，让它恢复到最佳状态。
1.2 热处理的原理那热处理的原理又是什么呢？其实也不复杂。
热处理过程中，金属的内部原子结构会发生变化，就像是大海中的波涛汹涌，时而平静，时而激烈。
加热的时候，原子就像聚会的朋友，欢快地跳动；冷却时，它们就得迅速找到自己的位置，有时候甚至会出现“打架”的情况，这就影响了金属的强度和韧性。
2. 热处理的工艺2.1 工艺步骤热处理的工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个步骤。
先是加热，像开车一样，把温度开到理想值，这个过程要慢慢来，别着急；接着就是保温，保持一段时间，让金属的“细胞”好好“吸收养分”；最后是冷却，冷却的方法可以是水、油，甚至空气，各种各样的方式让金属在不同的环境中“转身”。
这整个流程下来，金属的性能就提升了好几个档次。
2.2 影响因素当然，热处理的效果也受很多因素影响，比如温度、时间、冷却速度等。
就好比炒菜，如果温度掌握不好，时间控制不当，最终的味道可就大相径庭了。
为了得到理想的效果，工艺参数的选择可得仔细斟酌。
3. 热处理的应用热处理在我们生活中无处不在，特别是在汽车、航空、机械等行业，都是大显身手的地方。
金属热处理原理及工艺总结_整理版
⾦属热处理原理及⼯艺总结_整理版5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和⾯缺陷对⾦属性能有何影响？答：如果⾦属中⽆晶体缺陷时，通过理论计算具有极⾼的强度，随着晶体中缺陷的增加，⾦属的强度迅速下降，当缺陷增加到⼀定值后，⾦属的强度⼜随晶体缺陷的增加⽽增加。
因此，⽆论点缺陷，线缺陷和⾯缺陷都会造成晶格崎变，从⽽使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加⾦属的电阻，降低⾦属的抗腐蚀性能。
6.为何单晶体具有各向异性，⽽多晶体在⼀般情况下不显⽰出各向异性？答：因为单晶体内各个⽅向上原⼦排列密度不同，造成原⼦间结合⼒不同，因⽽表现出各向异性；⽽多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个⽅向上的⼒相互抵消平衡，因⽽表现各向同性。
7.过冷度与冷却速度有何关系？它对⾦属结晶过程有何影响？对铸件晶粒⼤⼩有何影响？答：①冷却速度越⼤，则过冷度也越⼤。
②随着冷却速度的增⼤，则晶体内形核率和长⼤速度都加快，加速结晶过程的进⾏，但当冷速达到⼀定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原⼦的扩散能⼒减弱。
③过冷度增⼤，ΔF⼤，结晶驱动⼒⼤，形核率和长⼤速度都⼤，且N的增加⽐G增加得快，提⾼了N与G的⽐值，晶粒变细，但过冷度过⼤，对晶粒细化不利，结晶发⽣困难。
8.⾦属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①⾦属结晶的基本规律是形核和核长⼤。
②受到过冷度的影响，随着过冷度的增⼤，晶核的形成率和成长率都增⼤，但形成率的增长⽐成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的⽅法也会增⼤形核率。
9.在铸造⽣产中，采⽤哪些措施控制晶粒⼤⼩？在⽣产中如何应⽤变质处理？答：①采⽤的⽅法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的⽅法来控制晶粒⼤⼩。
②变质处理：在液态⾦属结晶前，特意加⼊某些难熔固态颗粒，造成⼤量可以成为⾮⾃发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数⽬⼤⼤增加，从⽽提⾼了形核率，细化晶粒。
③机械振动、搅拌。
第⼆章⾦属的塑性变形与再结晶2．产⽣加⼯硬化的原因是什么？加⼯硬化在⾦属加⼯中有什么利弊？答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直⾄破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈⼤，晶粒破碎的程度愈⼤，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长⽽被拉长。
金属材料热处理
金属材料热处理金属材料热处理是指通过控制金属材料在一定温度下的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能的方法。
这种处理方法在金属材料制备和加工过程中起着至关重要的作用。
下面是关于金属材料热处理的一些相关内容的介绍。
1.热处理的目的金属材料热处理的主要目的是改变金属材料的组织结构和性能，使其达到特定的要求。
具体包括以下几个方面：(1)改变金属材料的晶粒尺寸和形态，以调整材料的强度、硬度和韧性等力学性能。
(2)改变金属材料的相组成和比例，以提高材料的耐腐蚀性能和耐磨损性能。
(3)改变金属材料的残余应力状态，以提高材料的机械性能和使用寿命。
(4)改变金属材料的导电性、磁性和热传导性等电磁性能，以满足特定的工程要求。
2.常用的热处理方法金属材料热处理中常用的方法包括退火、正火、淬火和回火等。
其基本原理如下：(1)退火：将金属材料加热到一定温度，在恒温下保温一段时间，然后缓慢冷却，以改善材料的塑性、韧性和可加工性等性能。
(2)正火：将金属材料加热到一定温度，保温一段时间，然后快速冷却，以提高材料的硬度和强度等力学性能。
(3)淬火：将金属材料加热到一定温度，保温一段时间，然后快速冷却，以在材料中形成淬火组织，提高材料的硬度和耐磨性能等。
(4)回火：将淬火后的金属材料再次加热到一定温度，保温一段时间，然后冷却，以消除淬火过程中的残余应力和脆性，并调整材料的力学性能。
3.常见的金属材料与热处理方法的应用各种金属材料的组织结构和性能特点不同，因此在热处理过程中需要选择不同的方法和参数。
以下是一些常见金属材料的热处理方法及其应用：(1)碳钢：通过正火和淬火处理，可以提高碳钢的硬度、强度和耐磨性能，广泛应用于机械加工和制造业。
(2)不锈钢：通过固溶和沉淀硬化处理，可以改善不锈钢的耐腐蚀性能和耐磨损性能，常见于化工和海洋工程。
(3)铝合金：通过固溶处理和时效处理，可以改善铝合金的强度、韧性和耐腐蚀性能，常用于航空和汽车制造业。
简述常用热处理工艺的原理与特点
简述常用热处理工艺的原理与特点常用的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火、淬火回火等。
这些工艺主要通过对金属材料加热和冷却处理，来改变其组织结构和性能，以达到所需的目标。
1.退火工艺：退火是将金属材料加热到一定温度，经过一段时间保温，然后缓慢冷却到室温的工艺。
退火的目的是消除应力、改善金属的塑性和韧性、细化晶粒。
退火具有原子扩散和晶界迁移的特点，能够减少金属内部的位错和缺陷，使金属的晶粒尺寸和晶界的结构得到改善。
2.正火工艺：正火是将金属加热到一定温度，然后迅速冷却到室温的工艺。
正火主要是通过控制冷却速度来改变材料的组织结构和性能。
快速冷却能够使金属内形成硬质和脆性的马氏体组织，从而提高材料的硬度和强度。
正火适用于高碳钢、合金钢等材料的处理。
3.淬火工艺：淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速放入冷却介质中进行冷却的工艺。
淬火能够使金属内部形成硬质的马氏体组织，从而提高金属的硬度和强度，但也会导致金属变脆。
淬火的冷却速度很快，能够使金属晶粒尺寸变细，但也容易引起温度梯度过大和产生内应力等问题，需要注意冷却介质的选择和处理。
4.回火工艺：回火是将淬火后的金属材料再次加热到一定温度，并保温一段时间后冷却的过程。
回火的目的是消除淬火时产生的内应力和脆性，并且使金属材料的硬度和韧性达到理想的平衡状态。
回火可以显著改善金属的强度和韧性，并且能够调节金属的硬度。
回火温度和时间需要根据具体材料的品种和要求进行合理选择。
5.淬火回火工艺：淬火回火是将金属材料先进行淬火处理，再进行回火处理的工艺。
淬火回火可以在一定程度上兼顾金属的硬度和韧性要求。
通过淬火回火，可以提高金属的强度和硬度，同时又不致使金属太过脆性。
淬火回火是一种综合性的热处理工艺，适用于许多金属材料的处理。
总的来说，热处理工艺通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变材料的组织结构和性能，以达到所需的强度、硬度、韧性等要求。
不同的工艺具有不同的原理和特点，需要根据具体材料和要求进行合理选择和操作，以确保最佳的效果。
金属热处理原理与工艺
（4）回火：淬火的后序工序，降低淬火 产生的缺陷，否则工件易开裂。
目的：消除淬火时因冷却过快而产生内 应力，降低金属的脆性，降低硬度，提高塑 性和韧性。
二、金属加热方法及设备
加热金属常用的能源有电能和化学能（燃 料），通过适当的方式转换为热能，从而对工 件进行加热。
加热方法不同，能源的有效利用率也不同， 耗能情况不同，科学合理地选用不同的加热方 法是节能的有效途径。
（2）正火：加热到高温，空气冷却。 特点：a.冷却速度快，获得的组织更细
b.正火后的强度、硬度较退火后稍 高，而塑性、韧性则稍低 c.不占用设备，生产率高 目的：调整材料的硬度、细化晶粒、为淬 火做准备。
（3）淬火：加热到高温，油冷、水冷 或高压空气冷却。
特点：强度、硬度会得到提高，增加 耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧 性相配合的性能。
注意事项： ➢ 这类炉子一般要求炉膛严格密封； ➢ 炉内保持正压，以防炉外空气进入引起爆炸，
并保证炉内气氛稳定； ➢ 炉气必须循环流动，以利于气氛和温度均匀，
保证工件质量一致； ➢ 炉内构件要能抗气氛侵蚀； ➢ 装有安全装置，以防有毒气氛泄漏和爆炸。
2、井式加热炉 箱式电阻炉通常放在地面上，工件通过 水平移动装入炉内。井式加热炉则是安放在 地面以下，工件垂直入炉。将液体或气体渗 剂通往炉罐内可用于渗碳、渗氮和碳氮共渗 等化学热处理；不通渗剂，可以进行淬火或 回火。
优点： 炉子装料多，生产率高，装卸料方便，炉温 均匀，长轴垂直放置或细长杆件垂直吊挂不容易变 形。 缺点： ➢ 工件阻碍气体流动； ➢ 工件与电热元件同在炉膛内，靠近电热元件 易过热（可通过设置装料筐得到改善）。
井式炉与箱式炉相比的优点： 1、用于回火时温度均匀（回火温度低，传热 主要靠对流和传导，井式炉都加有电扇）、装料多， 劳动强度低。 2、用于淬火或化学热处理时适合于大件、细 长杆件（只能水平放置，容易变形，井式炉则 可 以吊挂在炉内，垂直放置，减小变形）和大型长轴 件。
金属热处理原理
金属热处理原理一、热处理的定义和目的热处理是指将金属材料加热到一定温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却到室温或其他温度，使其获得所需的组织和性能的加工工艺。
其目的是改变金属材料的机械、物理和化学性质，以满足不同用途的要求。
二、常见的热处理方法1.淬火：将钢件加热到临界点以上，并迅速冷却至室温以下，使其产生马氏体组织，从而提高硬度和强度。
2.回火：将淬火后的钢件在较低温度下加热一段时间后冷却至室温以下，使其获得所需强度和韧性。
3.正火：将钢件加热至适当温度并保持一段时间后冷却至室温以下，使其获得均匀组织和良好的机械性能。
4.退火：将钢件加热至一定温度并保持一定时间后缓慢冷却至室温以下，以消除应力、改善塑性和韧性等性能。
5.等温淬火：将钢件加热到临界点以上并保持一段时间后迅速冷却至适当温度，使其产生贝氏体组织，从而提高硬度和强度。
6.表面强化：将金属材料的表面部分加热至高温并迅速冷却，使其表面硬度得到提高。
三、热处理的原理1.组织变化原理金属材料在加热过程中，晶粒会因受到热能的影响而发生晶粒长大和晶界迁移现象。
同时，在不同温度下，金属材料的晶体结构也会发生改变。
这些变化在冷却过程中会形成不同的组织结构，从而影响金属材料的性能。
2.相变原理金属材料在加热过程中，随着温度的升高，会发生相变。
相变是指固态物质在一定条件下由一种结构转变成另一种结构的过程。
例如钢件经过淬火后产生马氏体组织就是一种相变现象。
3.应力消除原理金属材料在加工过程中会产生内应力，在热处理过程中，由于金属材料受到加热和冷却的影响，内应力会得到消除或减轻，从而提高金属材料的塑性和韧性。
4.纯化原理金属材料在加热过程中，会促进杂质的扩散和分离，从而达到纯化金属材料的目的。
四、热处理工艺流程1.准备工作：包括清洗、检查、切割等。
2.加热：将金属材料放入坩埚或炉子中进行加热。
加热温度和时间取决于所需的组织和性能。
3.保温：在加热后保持一定时间，使其达到所需状态。
9材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第九章__退火与正火
正火→球化退火→淬火→低温回火
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正火与退火的常见缺陷
1、硬度偏高 2、网状组织 3、脱碳 4、退火石墨碳
金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT
40钢正火组织
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四、正火与退火的正确选用
改善切削加工性
改善冷变形性能 球化退火和再结晶退火
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改善组织缺陷并为淬火作组织准备
亚共析钢：完全退火或正火 过共析钢：正火＋球化退火 去应力、均匀成分等主要用退火 不重要件最终热处理主要用正火 问题：用T10（1％C）钢制造手工锯条，请给出热处理工 艺路线，及各处理工序后的组织。
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分类：完全退火、球化退火、去应力退火、
扩散退火等。
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1. 扩散退火 目的：改善和消除在冶金过程中形成的成分不均匀性 规范：在较高的加热温度下长时间保温，然后缓慢冷却到室温 Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温（10h以上） 应用：脱氢退火 （在高温下使有害气体脱溶析出） 均匀化退火 （改善铸造偏析、轧制偏析）
特点：加热温度范围广； 慢冷 得到珠光体类组织 目的：降低硬度，便于切削加工 消除内应力或冷作硬化 改善组织（铸、锻、焊时 的缺陷）； 细化晶粒为最终热处理做 组织准备
热处理原理和工艺培训课件
刀具热处理
刀具热处理
01
刀具的热处理可以提高其硬度和耐磨性，从而提高切削效率和
刀具寿命。
高速钢刀具
02
高速钢刀具在热处理后具有较高的硬度和良好的耐磨性，适用
于加工硬度较高的材料。
硬质合金刀具
03
硬质合金刀具的热处理可以进一步提高其硬度和耐热性，适用
于高速切削和加工高温合金等难加工材料。
模具热处理
模具热处理
模具的热处理可以提高其硬度和耐磨性，延长模具使用寿命，保 证产品质量。
冷冲模具
冷冲模具需要进行表面强化处理，以提高其耐磨性和抗冲击性。
塑料模具
塑料模具需要进行适当的热处理，以提高其抗腐蚀性和耐热性。
精密零件热处理
精密零件热处理
精密零件的热处理可以提高其尺寸稳定性和机械性能，保证产品 质量和精度。
热处理质量检测与评估
硬度检测
采用硬度计对热处理后 的产品进行硬度检测，
以评估热处理效果。
金相组织分析
通过金相显微镜观察热 处理后的产品组织结构， 分析热处理对组织的影
响。
力学性能测试
对热处理后的产品进行 拉伸、冲击、弯曲等力 学性能测试，以评估其
机械性能。
不合格品处理
对不合格的热处理产品 进行追溯和处理，分析 原因并采取相应的纠正
工艺中具有重要意义。
03
应力与应变原理
金属材料在加热和冷却过程中会产生热应力、组织应力和相变应力等。
这些应力会导致材料变形和开裂。因此，在热处理过程中需要采取措施
控制应力与应变，以获得良好的热处理效果。
02 热处理工艺
预处理工艺
01
02
03
清理
去除工件表面的油污、锈 迹和氧化皮，确保工件表 面干净，以便进行后续的 热处理工艺。
热处理原理与工艺
热处理原理与工艺
热处理是通过对金属材料进行加热、保温和冷却，以改变其组织结构和性能的工艺。
它可以使金属材料获得所需的力学性能和物理性能。
热处理的主要原理是通过改变材料的晶粒结构，调整晶界及相的分布，从而改善金属材料的力学性能和物理性能。
具体来说，热处理主要包括退火、正火、淬火、回火等工艺。
退火是将金属材料加热到一定温度保温一段时间后，慢慢冷却到室温。
退火可以去除金属材料的内应力，改善塑性，提高延展性和强韧性。
退火还可以促进晶界的移动和重排，使得晶粒尺寸变大，晶界变得清晰平整。
正火是将金属材料加热到适当温度保温一段时间后，通过自然冷却或受控冷却的方式冷却到室温。
正火可以提高金属材料的硬度和强度，同时也会降低材料的延展性。
淬火是将热处理金属材料迅速冷却至室温，通常使用水、油等介质进行冷却。
淬火可以使金属材料产生马氏体组织，提高硬度和强度，但会降低塑性和韧性。
回火是在淬火后，将金属材料加热到适当温度保温一段时间后，通过自然冷却或受控冷却的方式冷却到室温。
回火可以消除淬火产生的内应力，并提高金属材料的韧性和塑性。
在热处理过程中，需要控制加热温度、保温时间和冷却速度，
以确保金属材料达到所需的组织结构和性能。
此外，不同的金属材料和工件形状也需要采用不同的热处理工艺。
通过合理的热处理工艺，可以使金属材料在使用过程中具有良好的性能和耐久性。
金属热处理教案
金属热处理教案
引言：
金属热处理是一种广泛应用于金属材料加工和制造业中的工艺，通过控制金属材料的温度和时间，以改变其力学性能、改善表面质
量和延长使用寿命。
本教案将介绍金属热处理的基本原理、常见的
热处理方法以及应用实例，以帮助学习者更全面地了解并掌握金属
热处理的知识。
一、金属热处理的基本原理
1.1 金属热处理的定义和作用
1.2 金属的组织结构和相变规律
1.3 热处理过程中的物理和化学反应
二、常见的金属热处理方法及其特点
2.1 全固溶处理
2.2 固溶处理与时效处理
2.3 淬火处理
2.4 空气冷却处理
2.5 淬火与回火处理
三、金属热处理技术的应用实例
3.1 钢材的热处理技术
3.2 铝合金的热处理技术
3.3 铜合金的热处理技术
3.4 不锈钢的热处理技术
四、金属热处理的设备和工艺控制
4.1 热处理设备的分类和特点
4.2 热处理工艺参数的选择和控制
4.3 高温环境下的安全防护
五、金属热处理技术的发展趋势
5.1 绿色环保金属热处理技术
5.2 智能化金属热处理设备
5.3 新型金属热处理材料的研发
结语：
金属热处理是提高金属材料性能与质量的重要工艺之一，它在现代制造业中具有广泛的应用。
通过本教案的学习，学习者将对金属热处理的基本原理、常见方法和应用实例有更深入的认识，为未来的实践应用奠定基础。
在不断发展的制造业中，金属热处理技术也将持续创新和改进，以满足不同行业的需求，提高产品质量和品牌竞争力。
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金属热处理原理与工艺
金属热处理是指对金属材料进行加热处理来改变其组织结构和性质的一种方法。
这种
方法可以通过控制加热温度和保温时间等参数来实现不同的处理效果。
金属热处理可以改
善金属的硬度、强度、韧性、延展性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，从而满足不同的工业应
用需求。
金属热处理的原理
金属热处理的原理基于金属的组织结构和性质随温度的变化而变化。
当金属材料受到
热加工时，温度升高会导致金属晶粒的尺寸增加，晶粒之间的间距变大，这使得金属的塑
性和韧性增加。
而当金属材料受到冷加工时（如锻造、轧制），由于冷加工过程中金属材
料处于冷却状态，因此晶粒不会发生明显的变形，而是保持原来的晶粒组织。
这种组织结
构会使金属变得更加硬而脆，但相应的韧性和延展性会降低。
金属热处理的工艺
金属热处理的工艺包括加热、保温和冷却等步骤。
根据不同的处理效果，这些步骤的
温度和时间可以做出相应的调整。
以下是几种常见的金属热处理方法：
1. 灭火处理：灭火处理是指将金属加热至高温后迅速冷却至室温的处理过程。
这种
处理可以改变金属的组织结构，从而提高其硬度和强度。
灭火处理通常适用于需要较高硬
度和强度的金属制品。
2. 固溶处理：固溶处理是指将金属加热至一定温度后进行保温，使固态的金属中的
固溶体中的扰动原子可以逸出到基体里。
这种处理可以改变金属的组织结构，从而提高其
韧性和延展性。
固溶处理通常适用于需要具有良好机械性能和耐腐蚀性的金属制品。
3. 时效处理：时效处理是指将金属加热至一定温度进行保温，然后迅速冷却后再进
行再加热保温的过程。
这种处理可以使金属的晶粒长大并沉淀出一些固相化合物，从而提
高金属的强度和硬度。
时效处理通常适用于需要高强度和高韧性的金属制品。
4. 钝化处理：钝化处理是指将金属制品加热至一定温度后，在空气或氧化性环境中，使其表面形成一层韧性较强的氧化皮。
这种处理可以使金属制品具有较好的耐腐蚀性。
金属热处理是一种重要的金属加工工艺，可以通过控制加热温度、保温时间和冷却速
率等参数来实现不同的处理效果，以满足不同的工业应用需求。
除了上述几种常见的金属热处理方法，还有一些其他的方法也被广泛应用于不同的金
属制品中。
以下是其中一些方法：
5. 淬火处理：淬火处理是指将金属制品在加热后进行快速冷却的处理过程。
这种方法可以使金属的晶粒细小，从而提高其硬度和强度。
淬火处理通常适用于需要高强度和高硬度的金属制品，如轴承、工具和刀片等。
6. 退火处理：退火处理是指将金属加热至一定温度进行保温，然后慢慢冷却的处理过程。
这种处理可以使金属的晶粒长大并减少其硬度和强度，从而提高其韧性和延展性。
退火处理通常适用于需要具有良好韧性和延展性的金属制品。
7. 成分调节处理：成分调节处理是指在金属热处理过程中，加入一些特定的元素或化合物，以改变金属的成分比例，从而改变其组织结构和性质。
这种处理可以提高金属的特定性能，如耐腐蚀性、高温性能和导电性能等。
8. 真空处理：真空处理是指将金属在真空条件下进行热处理的方法。
这种处理可以避免金属表面被氧化和其他污染物的侵入，从而保证金属的质量和性能。
除了上述的金属热处理方法，还有一些辅助性工艺也会影响到金属的热处理效果。
例如金属表面的清洁和预处理、热处理过程中的气氛控制和金属材料的选择等。
这些都需要相应的技术和设备的支持，以确保热处理过程达到预期的效果。
金属热处理是一种重要的金属加工工艺，可为金属制品提供所需的结构和性能。
热处理的方法种类繁多，可以根据需要选择合适的处理方法，以达到所需的效果。
在热处理过程中，还需注意相关的辅助性工艺，以确保热处理的效果和产品质量的稳定性。
虽然金属热处理具有丰富的工艺和方法，但这些处理方式的选择是非常重要的，不同的成型工艺需要不同的热处理方式，不同的材料特性也需要不同的热处理方式，只有选择适合的方案才能充分发挥金属热处理的优点。
下面简单介绍一下不同材料的热处理方法和应用。
1. 铁类金属材料
铁类金属材料热处理方法主要有火焰淬火、正火淬火、调质、退火、等温退火，增强硬化和认热处理等。
这些方法可以通过控制热处理工艺参数，如加热温度、保温时间和冷却速率等来调制金属的微观组织结构和性能。
铁类金属材料经热处理后可以增强其硬度、强度、韧性和耐久性等性能，适用于机床制造、汽车制造、建筑材料、家电等方面的制造。
2. 铜类金属材料
铜类金属材料热处理方法主要有退火、时效处理和硬化处理等。
这些方法可以使金属材料的晶粒细小，提高硬度和强度，使其具有优良的导电性能和加工性能。
铜类材料在电器制造、电缆制造、汽车制造、核工业等方面的制造过程中都需要用到热处理技术。
3. 铝类金属材料
铝类金属材料热处理方法主要有时效硬化处理、淬火处理和退火处理等。
其中时效硬化处理使铝类材料的晶粒细小，提高其硬度和强度，适用于飞机、汽车、船舶等方面的制造。
淬火处理可以提高铝合金的强度和耐腐蚀性，适用于制造高速列车和航空发动机等要求高强度和耐腐蚀的制品。
退火处理可以使铝类材料的韧性和延展性提高，适用于铝制品的加工制造。
4. 钛合金材料
钛合金材料热处理方法主要有退火、表面处理和时效硬化等。
钛合金材料的性能取决于其组织结构的稳定性和孪晶的数量分布情况。
热处理的过程中需要进行表面化学处理，以实现表面的纯化和氧化膜的清除，同时退火和时效硬化等方法也会被用到，以达到抗腐蚀性、高强度和惰性的应用要求。
金属热处理方法和参数的选择、结合加工、质量控制等因素的综合考虑，是决定金属制品热处理质量和效果的关键环节。
不同的金属制品用途和性质，需要有不同的金属热处理方法来达到最佳的处理效果，以满足不同运用领域和应用需求。