材料科学金属的加热
金属热处理正火
金属热处理正火金属热处理是一种通过加热和冷却的方式改变金属材料的物理和化学性质的工艺。
其中，正火是一种常用的金属热处理方法之一。
正火的目的是通过控制加热温度和冷却速率，使金属材料达到理想的组织和性能。
正火的工艺过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
在加热阶段，金属材料被加热到一定温度，以使其组织发生相应的变化。
保温阶段是为了保持材料在一定温度下的一段时间，使其达到热平衡。
最后，在冷却阶段，金属材料以一定的速率冷却，形成理想的组织结构。
正火的主要目的是改变金属材料的组织结构和性能。
通过正火处理，可以增加材料的强度、硬度和耐磨性，提高其抗蠕变性和抗疲劳性能。
此外，正火还可以改善材料的可加工性，并减少内应力和变形。
正火的关键是控制加热温度和冷却速率。
加热温度应根据金属材料的组织和性能要求进行选择。
过高的加热温度会导致晶粒长大、晶界清晰度下降，从而降低材料的强度和硬度。
过低的加热温度则可能导致组织不均匀，影响性能。
冷却速率的选择也十分重要，过快或过慢的冷却速率都会对材料的性能产生负面影响。
正火的应用广泛，特别是在钢铁行业。
钢材经过正火处理后，可以改变其组织，提高其硬度和强度，从而满足不同领域的需求。
例如，汽车制造业常用正火处理来提高车辆零部件的耐磨性和强度，以保证其在复杂工况下的可靠性。
机械制造业也广泛应用正火处理来改善机械零件的性能，提高其使用寿命和可靠性。
在正火处理中，除了控制加热温度和冷却速率外，还需要注意一些其他因素。
首先，材料的初始状态和化学成分会对正火效果产生影响。
不同的金属材料和不同的合金元素对正火处理的响应是不同的，需要根据具体情况进行选择和调整。
其次，正火的时间也是一个重要的参数。
保温时间过长或过短都会影响组织的形成和性能的改善。
此外，正火后的材料还需要进行适当的回火处理，以消除残余应力和提高材料的稳定性。
金属热处理正火是一种重要的工艺方法，通过控制加热温度和冷却速率，可以改善金属材料的组织和性能。
材料科学基础第七章(1)
• 7.2 回复
• 7.2.1 回复过程中微观结构的变化机制：回复指冷变形金属加热时尚未发生 微米量级的组织变化前的微观结构及性能的变化过程，分低温回复，中温回 复和高温回复三种。
• 7.2.1.1 低温回复：冷变形金属在0.1Tm~0.3Tm温度范围内所产生回复称为低 温回复。低温时原子活动能量有限，主要局限于点缺陷运动。通过空位迁移 至晶界、位错或与间隙原子结合而消失，空位浓度显著下降。
• 冷变形金属开始发生再结晶的最低温度称为再结晶温度。可用金相法、硬度 法和X射线衍射法测定。
• 金相法：以显微镜观察到第一个新晶粒或晶界凸出形核而出现锯齿状边缘的 退火温度为再结晶温度。
• 硬度法：以硬度-退火温度曲线上硬度开始显著降低或软化50%的温度为再结 晶温度。
• 为了便于比较和使用，通常规定冷变形量大于70%的金属在1小时内能够完成 再结晶(体积分数>0.95)的最低温度为再结晶温度。
(7-3)
• 如果将同样的冷变形金属的性能在不同温度下回复到同样程度，则有：
• c0t1exp(-Q/RT1)= ln(x0/x)=c0t2exp(-Q/RT2)
• 即： t1/t2=exp[-Q(1/T2-1/T1)/R]
(7-4)
• 此式为用实验数据导出工艺参数的依据。
• 7.2.3 去应力退火：冷变形金属在回复阶段能消除大部分内应力，又能保持 冷变形的硬化效果，因此回复也称为去应力退火。
• 图7-11是经98%强冷轧的纯铜在不同温度下的等温 再结晶动力学曲线。等温下的再结晶速度开始很
小，随再结晶体积分数φV的增大而增加，并在 0.5处达到最大，然后又逐渐减小。具有典型的形
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
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分类：完全退火、球化退火、去应力退火、 分类：完全退火、球化退火、去应力退火、 扩散退火等。 扩散退火等。
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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： 亚共析钢：完全退火或正火 过共析钢：正火＋ 过共析钢：正火＋球化退火 去应力、 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： 问题：用T10（1％C）钢制造手工锯条，请给出热处理工 （ ％ ）钢制造手工锯条， 艺路线，及各处理工序后的组织。 艺路线，及各处理工序后的组织。 正火→球化退火 淬火 正火 球化退火→淬火 低温回火 球化退火 淬火→低温回火
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一、退火 将钢加热、保温，然后缓慢冷却， 将钢加热、保温，然后缓慢冷却，获得接近 平衡状态组织的热处理工艺 的热处理工艺。 平衡状态组织的热处理工艺。
特点：加热温度范围广； 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， 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（ 改善组织（铸、锻、焊时 的缺陷）； 的缺陷）； 细化晶粒为最终热处理做 组织准备
初中物理加热金属教案
初中物理加热金属教案教学目标：1. 了解金属的热胀冷缩性质。
2. 学习使用温度计测量金属温度。
3. 探究加热金属时温度的变化规律。
4. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
教学重点：1. 金属的热胀冷缩性质。
2. 温度计的使用方法。
教学难点：1. 实验操作的安全性。
2. 数据分析能力。
教学准备：1. 实验器材：金属片、酒精灯、温度计、测量尺。
2. 教学工具：PPT、黑板。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：你们在日常生活中是否遇到过物体因为温度变化而发生形状变化的情况？2. 学生分享实例，教师总结：这就是我们今天要学习的金属的热胀冷缩性质。
二、实验操作（15分钟）1. 学生分组，每组一份实验器材。
2. 教师讲解实验步骤和注意事项。
3. 学生动手进行实验，观察金属片在加热过程中的变化。
三、数据收集与分析（15分钟）1. 学生记录实验过程中金属片的温度变化。
2. 学生计算金属片的温度变化速率。
3. 教师引导学生分析数据，总结加热金属的温度变化规律。
四、总结与拓展（10分钟）1. 教师引导学生总结本节课所学内容：金属的热胀冷缩性质、温度计的使用方法。
2. 学生提问，教师解答。
3. 教师给出拓展问题：金属的热胀冷缩性质在生活中有哪些应用？五、作业布置（5分钟）1. 学生完成实验报告。
2. 学生在家进行家庭实验，观察其他物体的热胀冷缩现象。
教学反思：本节课通过实验的方式，让学生直观地了解了金属的热胀冷缩性质，培养了学生的实验操作能力和观察能力。
在实验过程中，要注意安全操作，避免烫伤。
在数据分析环节，学生能够通过计算温度变化速率，进一步理解加热金属的温度变化规律。
通过本节课的学习，学生能够掌握温度计的使用方法，并为后续学习其他物理量奠定基础。
在家庭实验环节，学生能够将所学知识应用到生活中，提高学生的实践能力。
金属电加热 定义
金属电加热定义
金属电加热，也被称为感应加热，是一种利用电能转换为热能来加热金属坯料的加热方式。
这种加热方式的效率高、速度快，且具有低耗节能环保的特点。
金属电加热设备包括电阻炉、盐浴炉、感应加热装置等。
与传统的火焰加热相比，电加热的显著特点是加热速度快、炉温易于控制、氧化脱碳和污染少，劳动条件好，机械化和自动化方便。
以上内容仅供参考，如需更专业的解释，建议咨询金属材料学专家或查阅金属电加热的相关文献。
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。
【材料科学基础】必考知识点第八章
2020届材料科学基础期末必考知识点总结第八章回复与再结晶第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化一回复与再结晶回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。
二显微组织变化（示意图）回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。
晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。
三性能变化1 力学性能（示意图）回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高。
再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高。
晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提高，粗化严重时下降。
2 物理性能密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
四储存能变化（示意图）1 储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分（～10％）变形功。
弹性应变能（3～12％）2 存在形式位错（80～90％）点缺陷是回复与再结晶的驱动力3储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。
五内应力变化回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力；再结晶阶段：内应力可完全消除。
第二节回复一回复动力学（示意图）1 加工硬化残留率与退火温度和时间的关系ln(x0/x)=c0t exp(-Q/RT)x0 –原始加工硬化残留率；x－退火时加工硬化残留率；c0－比例常数；t－加热时间；T－加热温度。
2 动力学曲线特点（1）没有孕育期；（2）开始变化快，随后变慢；（3）长时间处理后，性能趋于一平衡值。
二回复机理移至晶界、位错处1 低温回复：点缺陷运动空位＋间隙原子缺陷密度降低（0.1~0.2Tm）空位聚集（空位群、对）异号位错相遇而抵销2 中温回复：位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低（0.2~0.3Tm）亚晶粒长大3 高温回复：位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚（0.3~0.5Tm）晶粒）弹性畸变能降低。
电磁加热 金属粉末
电磁加热金属粉末电磁加热金属粉末，是一种高效的加热方式，它利用电磁场的作用将金属粉末加热至高温，以实现烧结、熔化或其他加工目的。
这种加热方式被广泛应用于金属粉末冶金、热处理和材料加工等领域。
电磁加热金属粉末的原理是利用电磁感应产生的涡流效应，将金属粉末内部的电能转化为热能。
当金属粉末置于交变电场中时，电磁感应会在金属粉末中产生涡流，涡流的阻尼效应会使金属粉末发热。
由于电磁加热的加热速度快、效率高，因此在金属粉末的加工过程中，广泛使用电磁加热技术。
电磁加热金属粉末具有许多优点。
首先，它可以在短时间内将金属粉末加热至所需温度，提高生产效率。
其次，电磁加热过程中可以实现对金属粉末的局部加热，避免了传统加热方式中的温度不均匀问题。
此外，电磁加热还可以通过调节电流和频率来控制加热速度和温度，提高加工的精度和可控性。
电磁加热金属粉末在金属粉末冶金中有着广泛的应用。
例如，在金属粉末烧结过程中，电磁加热可以提高金属粉末的烧结速度和密度，得到高质量的烧结产品。
在金属粉末的熔化过程中，电磁加热可以实现高温、快速的熔化，得到均匀的熔融金属。
此外，电磁加热还可以用于金属粉末的热处理、表面改性等领域。
需要注意的是，电磁加热金属粉末也存在一些挑战和限制。
首先，电磁加热需要较高的电能供应，对电力设备有一定要求。
其次，金属粉末的物理性质会影响电磁加热的效果，不同金属粉末的加热特性可能不同。
此外，电磁加热还需要对加热参数进行精确控制，以避免过热或加热不足的问题。
电磁加热金属粉末是一种高效、精确的加热方式，在金属粉末冶金、热处理和材料加工等领域有着广泛的应用前景。
通过合理运用电磁加热技术，可以提高金属粉末的加工效率、质量和可控性，推动金属粉末材料的发展和应用。
金属热处理方法
金属热处理方法
1、退火
操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料。
2、正火
操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
3、淬火
操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
4、回火
操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火。
热处理工艺的原理与应用
热处理工艺的原理与应用1. 热处理工艺的基本概念热处理是一种通过加热和冷却金属材料来改变其结构和性能的工艺。
它可以提高材料的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性等方面的性能。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等几种基本方法。
2. 热处理工艺的原理2.1 退火退火是指将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却至室温的过程。
退火可以消除金属材料内部的应力，改善材料的可加工性和韧性。
退火过程中，晶体内部的原子重新排列，晶界也得到修复，从而提高了材料的力学性能。
2.2 正火正火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过自然冷却或通过水、油等介质迅速冷却的过程。
正火能够增加金属材料的硬度和强度，尤其对低碳钢等材料的性能提升效果显著。
2.3 淬火淬火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过迅速冷却的方式，使材料的表面处于亚稳态的状态，内部结构产生变硬的效果。
淬火能够显著提高金属材料的硬度和强度，但同时也降低了韧性。
2.4 回火回火是指将淬火过的金属材料再次加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
回火可以降低淬火后材料的脆性，提高材料的韧性和强度。
3. 热处理工艺的应用领域3.1 汽车工业在汽车工业中，热处理工艺广泛应用于发动机零部件、车身结构件等关键部件的生产过程中。
通过热处理可以提高零部件的强度和耐磨性，延长零部件的使用寿命，提高汽车性能和安全性。
3.2 机械制造业热处理在机械制造业中也有广泛的应用。
例如，热处理可以提高轴承、齿轮、刀具等机械零件的硬度和耐磨性，提高其使用寿命和工作效率。
3.3 航空航天工业在航空航天工业中，热处理工艺被广泛应用于发动机、涡轮等关键部件的制造中。
通过热处理可以提高材料的耐高温性能和力学性能，确保航空航天器的可靠运行。
3.4 电子工业热处理工艺在电子工业中也有一定的应用。
例如，热处理可以改变半导体材料的电学性质，提高电子器件的性能和可靠性。
此外，在电子封装领域，热处理也可以改善焊接接头的可靠性和耐热性。
材料科学高强度合金的金属合成方法
材料科学高强度合金的金属合成方法材料科学领域一直在寻求开发高强度合金的金属合成方法，以满足对于强度、耐磨性和耐腐蚀性能的高要求。
本文将重点介绍几种常见的金属合成方法，包括熔化法、粉末冶金法和溶剂烧结法。
通过对这些方法的认识和应用，可以为材料科学领域的研究人员和工程师们提供一些参考。
一、熔化法熔化法是一种常见的金属合成方法，它通过将金属材料加热至熔化状态，然后冷却凝固形成所需形状的合金。
这种方法主要适用于低熔点金属和合金的制备。
熔化法可以通过多种方式实现，如真空熔炼法、气相沉积法和电弧熔炼法等。
其中，电弧熔炼法是一种常用的熔化法，它通过电磁场作用在两个或多个金属电极之间形成电弧，使金属短路流过电弧，短路电流产生高温和高压，从而实现金属材料的熔化和合成。
二、粉末冶金法粉末冶金法是一种通过粉末原料制备金属材料的方法。
该方法将金属原料粉末与其他添加剂混合，经过混合、挤压、烧结等一系列工艺步骤，最终形成金属材料。
粉末冶金法主要适用于高熔点金属和合金的制备，以及具有复杂形状的零件的生产。
这个方法的优点是可以通过控制原料粉末的尺寸、形状和成分来调节材料的结构和性能。
三、溶剂烧结法溶剂烧结法是一种常见的金属合成方法，其基本原理是将金属粉末和溶剂混合，通过热处理使金属颗粒与溶剂发生反应，形成具有一定强度和致密性的金属合金。
这种方法适用于制备杂质含量较高、结构复杂的合金材料。
溶剂烧结法可以通过控制热处理的温度、时间和气氛等条件来调节合金材料的结构和性能。
综上所述，金属合成方法在材料科学领域起着重要的作用。
熔化法、粉末冶金法和溶剂烧结法是常见的金属合成方法，它们各自具有适用于不同材料和合金的特点和优势。
通过选择合适的方法并进行有效的工艺控制，可以制备出具有高强度和优良性能的高强度合金材料。
未来，随着科技的进步和材料科学的发展，我们相信会有更多创新的金属合成方法被开发出来，为各个领域带来更先进和应用广泛的材料。
金属热处理正火
金属热处理正火金属热处理是一种常见的金属加工技术，通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其获得理想的力学性能和组织结构。
正火作为金属热处理的一种重要工艺，具有广泛的应用范围和重要意义。
本文将详细介绍金属热处理正火的原理、工艺和应用。
一、正火的原理正火是指将金属材料加热至一定温度，保持一定时间后，通过快速冷却使其组织转变。
正火的原理主要是基于相变和固溶的原理。
当金属材料加热至一定温度时，其内部的晶体结构发生变化，形成了固溶体或相变产物。
通过快速冷却，可以使固溶体或相变产物定型，并得到理想的组织结构和性能。
二、正火的工艺1. 加热阶段：将金属材料放入炉中，逐渐加热至正火温度。
加热速度应适中，避免金属材料发生过大的热应力和变形。
2. 保温阶段：在正火温度下保持一定时间，使金属材料内部的晶体结构发生相应的变化。
保温时间的长短取决于金属材料的种类和要求的性能。
3. 冷却阶段：将加热保温后的金属材料迅速冷却至室温。
冷却方式可以是水淬、油淬或空冷等，根据金属材料的性质和要求的性能选择合适的冷却介质和方式。
三、正火的应用正火是一种常用且重要的金属热处理工艺，广泛应用于各个领域。
以下是正火的几个主要应用：1. 提高金属材料的硬度和强度：通过正火可以改变金属材料的晶体结构和组织，提高其硬度和强度，使其更适合承受一定的载荷和压力。
2. 提高金属材料的耐磨性：正火可以改善金属材料的表面硬度和耐磨性，提高其在摩擦和磨损条件下的使用寿命。
3. 调整金属材料的韧性和塑性：正火可以改变金属材料的晶体结构和组织，使其具有良好的韧性和塑性，提高其抗冲击和变形能力。
4. 改善金属材料的耐腐蚀性：正火可以改善金属材料的晶体结构和组织，提高其抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
金属热处理正火是一种重要的金属加工技术，通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其获得理想的力学性能和组织结构。
正火工艺简单易行，应用广泛，可以提高金属材料的硬度、强度、耐磨性、韧性和塑性，改善其耐腐蚀性能。
【材料科学基础】必考知识点第八章
【材料科学基础】必考知识点第⼋章2020届材料科学基础期末必考知识点总结第⼋章回复与再结晶第⼀节冷变形⾦属在加热时的组织与性能变化⼀回复与再结晶回复：冷变形⾦属在低温加热时，其显微组织⽆可见变化，但其物理、⼒学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
再结晶：冷变形⾦属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的⽆畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，⽽使形变强化效应完全消除的过程。
⼆显微组织变化（⽰意图）回复阶段：显微组织仍为纤维状，⽆可见变化；再结晶阶段：变形晶粒通过形核长⼤，逐渐转变为新的⽆畸变的等轴晶粒。
晶粒长⼤阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺⼨。
三性能变化1 ⼒学性能（⽰意图）回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提⾼。
再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提⾼。
晶粒长⼤阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提⾼，粗化严重时下降。
2 物理性能密度：在回复阶段变化不⼤，在再结晶阶段急剧升⾼；电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
四储存能变化（⽰意图）1 储存能：存在于冷变形⾦属内部的⼀⼩部分（～10％）变形功。
弹性应变能（3～12％）2 存在形式位错（80～90％）点缺陷是回复与再结晶的驱动⼒3储存能的释放：原⼦活动能⼒提⾼，迁移⾄平衡位置，储存能得以释放。
五内应⼒变化回复阶段：⼤部分或全部消除第⼀类内应⼒，部分消除第⼆、三类内应⼒；再结晶阶段：内应⼒可完全消除。
第⼆节回复⼀回复动⼒学（⽰意图）1 加⼯硬化残留率与退⽕温度和时间的关系ln(x0/x)=c0t exp(-Q/RT)x0 –原始加⼯硬化残留率；x－退⽕时加⼯硬化残留率；c0－⽐例常数；t－加热时间；T－加热温度。
2 动⼒学曲线特点（1）没有孕育期；（2）开始变化快，随后变慢；（3）长时间处理后，性能趋于⼀平衡值。
⼆回复机理移⾄晶界、位错处1 低温回复：点缺陷运动空位＋间隙原⼦缺陷密度降低（0.1~0.2Tm）空位聚集（空位群、对）异号位错相遇⽽抵销2 中温回复：位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低（0.2~0.3Tm）亚晶粒长⼤3 ⾼温回复：位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚（0.3~0.5Tm）晶粒）弹性畸变能降低。
电磁加热 金属粉末
电磁加热金属粉末
电磁加热金属粉末是一种常见的加热方法，它通过电磁场的作用使金属粉末受热。
这种技术广泛应用于金属加工、冶金、材料科学等领域。
电磁加热金属粉末的原理很简单，就是利用电磁感应的原理来产生热能。
当金属粉末通过电磁场时，电磁场会产生涡流，这些涡流会在金属粉末中产生磁阻阻力，从而使其受热。
这种方法具有加热速度快、能效高、加热均匀等优点。
在实际应用中，电磁加热金属粉末有着广泛的用途。
例如，在金属加工中，可以利用电磁加热金属粉末来进行烧结、熔炼、焊接等工艺。
在冶金领域，电磁加热金属粉末可以用于金属熔炼、炉渣处理等工艺。
在材料科学中，电磁加热金属粉末可以用于合成新材料、改善材料性能等方面。
电磁加热金属粉末的优点还包括操作简单、工艺可控性高、环境友好等。
相比传统的加热方式，电磁加热金属粉末更加高效、节能，并且减少了对环境的污染。
然而，电磁加热金属粉末也存在一些挑战。
例如，在加热过程中，金属粉末的温度分布可能不均匀，需要通过优化参数来改善加热效果。
此外，金属粉末的尺寸、形状等因素也会影响加热效果，需要进行精确控制。
电磁加热金属粉末是一种重要的加热技术，具有广泛的应用前景。
通过不断优化和改进，相信电磁加热金属粉末将在各个领域发挥更大作用，为人类的生产和科研带来更多的便利和效益。
金属材料及热处理
金属材料及热处理金属材料及热处理是材料科学与工程学科中的重要内容之一。
金属材料是广泛应用于工业生产中的一类材料，其具有优良的导电、导热和机械性能。
而热处理是对金属材料进行加热和冷却处理，以改善其性能和组织的一种工艺。
金属材料的分类主要有两种，一是通过成分分类，即根据其成分的不同来区分，如铜、铝、铁、钢等；二是通过性质分类，即根据其物理性质和化学性质来区分，如有色金属和黑色金属。
根据材料的成分和性质，我们可以选择合适的金属材料来满足具体的工程要求。
金属材料的性能可以通过热处理来改善。
热处理是指将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后再进行冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。
热处理的主要目的有三个方面：一是改善金属材料的力学性能，如提高强度、硬度和韧性等；二是改善金属材料的物理性能，如提高导电性和导热性等；三是改善金属材料的化学性能，如提高耐蚀性和耐磨性等。
常用的热处理方法有淬火、回火、正火、退火等。
淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却，使其产生马氏体组织，从而提高材料的硬度和强度。
回火是将已经淬火的金属材料再次加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减轻淬火的脆性，提高韧性和塑性。
正火是将金属材料加热到一定温度，然后保持一段时间，然后缓慢冷却，以使材料的组织均匀化，提高材料的强度和韧性。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以改变材料的组织结构，提高材料的延展性和塑性。
热处理工艺的选择要根据具体的材料和工程要求进行。
在选择热处理方法时，需要考虑到材料的成分和性质、所需的性能和组织结构等因素。
此外，热处理的参数也需要控制得当，包括温度、时间和冷却速度等。
只有合理选择热处理工艺和控制好热处理参数，才能最大程度地改善金属材料的性能。
综上所述，金属材料及热处理是材料科学与工程学科中的重要内容。
金属材料具有优良的导电、导热和机械性能，在工业生产中广泛应用。
热处理是对金属材料进行加热和冷却处理，以改善其性能和组织的一种工艺。
材料科学基础I 第九章-2 (回复与再结晶)
3、凸出形核 、
当冷变形量较 小时， 小时，再结晶在 原晶界处形核。 原晶界处形核。
对于多晶体，不同晶粒的变形 对于多晶体， 程度不同，变形大的位错密度高， 程度不同，变形大的位错密度高， 畸变能高；变形小的位错密度低， 畸变能高；变形小的位错密度低， 畸变能低。 畸变能低。低畸变区向高畸变区 伸展，以降低总的畸变能。 伸展，以降低总的畸变能。
中温回复
(0.3~0.5)Tm
此阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消， 此阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错 密度有所降低，但降幅不大。所以力学性能只有很少恢复。 密度有所降低，但降幅不大。所以力学性能只有很少恢复。 高温回复 (>0.5)Tm
高温回复的主要机制为多边化。 高温回复的主要机制为多边化。 多边化 由于同号刃位错的塞积而导致晶体点阵弯曲， 由于同号刃位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，在退火过程中 通过刃型位错的攀移和滑移， 通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面 的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边 多边（ 的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边（形）化。
二、再结晶的形核
由于再结晶形核的区域不同，形核方式有：亚晶粒合并形核， 由于再结晶形核的区域不同，形核方式有：亚晶粒合并形核， 亚晶粒长大形核，凸出形核。 亚晶粒长大形核，凸出形核。
1、亚晶粒合并形核 、
相邻两亚晶粒之间的晶界是由位错构成的。在再结晶温度， 相邻两亚晶粒之间的晶界是由位错构成的。在再结晶温度，位 错发生攀移和滑移并入到邻近的晶界中。 错发生攀移和滑移并入到邻近的晶界中。这样两个亚晶粒就合并 成为一个晶粒了。驱动力来自晶界能，晶界减少，形核自发进行。 成为一个晶粒了。驱动力来自晶界能，晶界减少，形核自发进行。
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2）流体的物理性质: 导热系数λ ，比热C，密度及粘度系数等。
3）工件表面形状及其在炉内放置位置：
工件形状和放置位置对流体流动越有利， 则给热系数愈大。
2、辐射传热：
在高于 700度 主要是 辐射传 热。
辐射传热基本特点：
辐射传热基本定律：
工件放在炉内加热，吸收发热体、炉壁等辐射 来的热量，反射部分热量；同时本身向外辐射 一部分热量。 在辐射传热时工件表面吸收的热量可表示为：
3、生产实际中t加的计算
t加=K×H= αAH
K，加热系数； H，有效厚度； 例如：圆柱：H=D，板件：H=t，筒件：H=壁厚； α，与加热有关的常数； A，堆放系数，可取1~1.5。
四、影响热处理工件加热的因素
1、加热方式的影响
随炉加热：把需要加热的零件装入，随炉将零 件升至所需要的温度。
其加热速度应控制在150 ℃左右。就经济观点来 看，这种加热方法不符合节约原则。因此，只有在 下列条件下才考虑采用： ➢装炉零件多，为装炉方便，如大批铸件退火等。 ➢零件在加热前有极大的残余应力，如铸件、冷作件。 ➢杂质极高的铸钢件和导热性不良的钢，如合金含量较 高的合金工具钢、高速钢等。
液体介质中加热： ※综合传热； ※金属浴（铅浴）、油浴、盐浴； ※加热速度快，加热均匀，氧化、脱碳、变形倾
向小，加热易控制。
真空加热： ※辐射传热； ※低压充气，高纯度加热； ※间接加热。
气体介质中加热： ※综合传热，在高温区以辐射传热为主； ※空气加热，具有保护气氛、可控气氛、高温火
焰等形式； ※生产效率高，容易实现机械化和自动化。
综合传热Q： Q=Qc+Qr+Qcd
式中：Qc、Qr、Qcd分别为对流、辐射和传导传热的热量。
综合传热Q可用下式表示： Q= α （t介-t工件）
式中： α为综合传热给热系数， α= αc+ αr+ αcd
二、工件内部的热传导过程
工件内部传热主要是传导传热: 工件表面获取能量后，表面温度升高，在表面和心部 存在温度梯度，发生传导传热。
※钢中的合金元素降低钢的热传导系数。
※在低温时合金元素强烈降低钢的热传导系数，随温 度的升高，其影响减弱。高于900 ℃时影响很小。
三、热处理加热时间的确定
1、t加的含义：
t加=t升+t透+t保
t升和加热功率有关，和加热介质有关，和加热制 度、工件的体积、装炉数量等有关； t透热和工件本身体积、截面尺寸、材料导热性等 有关； t保温，根据热处理工艺要求确定。 例如：A均匀化，去应力退火等，t保温短；扩散 退火、球化退火、回火，t保温要求长。
2Fe+O2 ≒ 2FeO Fe+H2O≒FeO+H2 Fe+CO2≒FeO+CO
根据质量作用定律，不同温度化学反应进行的方向取 决于该温度下的平衡常数Kp及参与反应物质的浓度。
工件的几何形状、表面积与体积之 比、物理性质等直接影响工件内部的 热量传递及温度场。
不同形状和尺寸的同种材料 制成的工件，当其特征尺寸S 与形状系数k乘积相等时，以同 种方式加热则加热时间相等。
1-2金属及合金在不同介质中加热时常见的 物理化学现象及加热介质选择
工件在不同介质中加热时，必定要和周围介质 发生作用，即化学反应，最典型是氧化，脱碳。
2）工件在炉内排布方式的影响
工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道。 如：辐射传热中的挡热现象及对流传热中影响气流运 动情况等。
由图1-3可以看出，工 件在炉中四面都可被加 热时修正系数最小（等 于1）。而当堆积时修正 系数最大（等于4）。修 正系数越大则工件所需 的加热时间越长。
3）工件本身的影响
高温入炉加热：将零件装入炉温比需要的最 高加热温度高100-200 ℃的炉中进行加热。
适用于形状简单的碳素钢及低合金钢零件。
加热速度：随炉加热→预热加热→到温入炉加 热→高温入炉加热依次增大。
2、加热介质及工件放置方式的影响（影响α的因素） 1）加热介质的影响
固体加热： ※综合传热； ※金属传导，固态颗粒，流动粒子；
三、热处理加热时间的确定
2、t加的理论计算 薄件：t加与工件的厚度成线性关系。 厚件：t加与工件的厚度成非线性关系。
对于薄件：
t加
C
k
•
V F
ln
t炉 t始 t 炉 -t 终
参数：c比热，γ密度，K介质到工件的传热系数， F工件表面积，V工件的体积，t炉-炉温，t始-工件 的初始温度，t终-工件要加热到的温度。
➢当发热体与工件之间存在挡板等遮热物时， 辐射能量将减少。
3、传导传热：
定义：热量直接由工件的一 部分传递至另一部分，或由 加热介质把热量传递到与其 相邻的工件而无需媒介质点 移动的传热过程。
b：基本定律
4、综合传热： 实际工件在传加热过程中，三种传热方式同时存在； 但不同场合以不同传热方式为主，要综合考虑 。
一、金属在加热时的氧化反应及氧化过程
1、氧化: 材料中金属元素与氧化性气氛形成氧化 物层。其危害是不仅使工件表面变色，失去光泽， 而且使机械性能变坏（如疲劳性能）。
2、根据加热温度不同，常见的氧化反应有： ➢加热温度<570℃时: ➢加热温度&g→Fe3O4 3Fe+4H2O≒Fe3O4+4H2 3Fe+4CO2≒Fe3O4+4CO
1.1 金属加热的物理过程及其影响因素
一、加热介质和工件表面的传热过程 热处理加热工序大多在各种热处理炉中进行，在加热 过程中炉膛和工件之间建立温度梯度。在温度场中， 工件主要依靠辐射、对流、传导传热。
1、对流传热：
a ：定义
b：基本定律（牛顿冷却公式）
c：影响对流给热系数αc 的因素
1）流体流动情况 自然对流： 强迫对流：层流与紊流
✓通常对升温时间不作规定，保温时间应按零件的 大小及装炉的具体情况决定。
预热加热：将工件装入已升温至较低温度 的炉内加热，到温后再转移至预定工件加热 温度的炉内达到所要求的温度。
到温入炉加热（也叫热炉装料加热）：将零件装 入炉温约等于零件需要加热温度的炉中。大多数 零件都可采用这种方法加热。
应该注意，零件装炉后会使炉温降低。因此装炉 速度要快，不使炉温降低过多；或者采用先将炉温 升至高于零件所需加热温度20-30 ℃时装炉。