金属材料及热处理工艺
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。
金属材料热处理
金属材料热处理简介金属材料热处理是指通过加热和冷却等工艺来改变金属材料的结构和性能的一种方法。
热处理可以提高材料的强度、硬度、耐腐蚀性和韧性等特性，从而满足特定的工程要求。
本文将介绍金属材料热处理的基本原理、常用方法和应用领域。
基本原理金属材料的性能主要受其晶体结构和组织状态的影响。
热处理通过改变金属材料的晶体结构和组织状态来改善其性能。
常见的金属材料热处理方法包括退火、淬火、回火和时效等。
•退火：将金属材料加热到一定温度保温一段时间后缓慢冷却。
退火可以消除材料内部的应力和组织缺陷，使材料变得柔软和韧性增加。
•淬火：将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却。
淬火可以使材料迅速形成硬而脆的组织，提高材料的硬度和强度。
•回火：在淬火后将金属材料加热到较低的温度并保持一段时间后冷却。
回火可以减轻淬火过程中产生的应力和脆性，提高材料的韧性和耐腐蚀性。
•时效：将金属材料在较低的温度下长时间保持，使其达到更稳定的状态。
时效可以进一步改善材料的硬度、强度和耐腐蚀性。
常用方法退火退火是金属材料热处理中最常用的一种方法。
根据材料的需求不同，退火可以分为完全退火、球化退火和油墨退火等。
•完全退火：将金属材料加热到其临界温度以上，保温一段时间后冷却到室温。
完全退火可以降低金属材料的硬度和强度，提高其韧性和延展性。
•球化退火：将金属材料加热到其临界温度以上，保温一段时间后冷却到室温。
球化退火可以改善材料的塑性和加工性能，使其更容易进行成型和加工。
•油墨退火：将金属材料加热到临界温度以上，然后快速冷却到低温，再将其加热到较低温度进行保温一段时间后冷却。
油墨退火可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性。
淬火和回火淬火和回火常常一起进行，以获得所需的材料性能。
淬火可以使材料快速形成硬而脆的组织，而回火可以减轻淬火过程中产生的应力和脆性。
•全淬火：将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却。
全淬火可以使材料达到最大的硬度和强度。
•部分淬火：将金属材料加热到临界温度以上，然后将其冷却到特定温度进行保温一段时间后冷却。
金属材料的热处理
金属材料的热处理金属材料的热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺，改变金属材料的组织结构和性能的方法。
热处理可以使金属材料获得理想的组织和性能，从而满足不同工程需求。
在工程实践中，热处理是非常重要的一环，下面我们来详细了解一下金属材料的热处理过程。
首先，我们来谈谈金属材料的热处理工艺。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等几种主要方法。
其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过控制冷却速度，使其组织发生改变，消除应力和提高塑性。
正火是指将金属材料加热到一定温度，然后保温一段时间，再进行适当冷却，以改善其硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度。
回火是指在淬火后，将金属材料重新加热到一定温度，然后进行适当冷却，以减轻淬火所产生的脆性。
其次，我们来讨论金属材料热处理的影响因素。
热处理的效果受到许多因素的影响，如加热温度、保温时间、冷却速度等。
加热温度是影响热处理效果的关键因素之一，不同金属材料对应的加热温度也不同。
保温时间是指金属材料在一定温度下的停留时间，它决定了金属材料的组织结构和性能。
冷却速度也是影响热处理效果的重要因素，不同冷却速度会导致金属材料组织结构和性能的差异。
最后，我们来总结一下金属材料热处理的应用。
金属材料的热处理广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
通过热处理，可以改善金属材料的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能等，提高其使用寿命和可靠性。
因此，热处理在工程实践中具有非常重要的意义。
综上所述，金属材料的热处理是一项非常重要的工艺，通过合理的热处理工艺，可以使金属材料获得理想的组织和性能。
在实际应用中，我们需要根据不同金属材料的特点和工程需求，选择合适的热处理工艺，以获得最佳的效果。
希望本文能够对大家了解金属材料的热处理有所帮助。
金属材料热处理工艺与技术分析
金属材料热处理工艺与技术分析
一、金属材料热处理工艺
金属材料热处理工艺是指将金属材料经过一定的温度和时间，在液体或气体中进行热处理，以改变其组织结构和性能的工艺。
金属材料热处理的目的是改变金属材料的组织结构，改变材料的物理性能和机械性能，使之更适合制造要求。
金属材料热处理的常见工艺有火花加工工艺、硬化工艺、回火工艺、正火工艺、淬火工艺、淬火回火工艺、渗碳工艺、淬火渗碳工艺、渗硅工艺、淬火渗硅工艺、淬火渗碳硅工艺、氮化工艺、等离子体氮化工艺、氧化工艺、等离子体氧化工艺、渗磷工艺等。
二、金属材料热处理技术分析
1、火花加工工艺
火花加工工艺是指将金属材料经过电弧加热，使金属材料表面形成均匀的熔池，然后冷却，以改变金属材料的表面组织结构的一种工艺。
火花加工工艺可以改变金属材料的硬度，抗腐蚀性能和耐磨性能，并可以改善金属材料的表面结构，使金属材料的外观更加美观。
2、硬化工艺
硬化工艺是指将金属材料经过加热，使其内部结构发生变化，从而改变材料的硬度和强度的一种工艺。
硬化工艺可以改变金属材料的硬度，抗冲击性能，抗腐蚀性能，耐磨性能和耐高温性能。
金属材料热处理工艺(详细工序及操作手法)
金属材料热处理工艺（详细工序及操作手法）一、热处理的定义热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
热处理的三大要素:①加热（ Heating）目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
②保温（Holding）目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。
③冷却（Cooling）目的是使奥氏体转变为不同的组织。
热处理后的组织加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成不同的组织。
不同的组织具有不同的性能。
二、热处理工艺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。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：1.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；2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Acm 以上30-50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：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。
目的：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。
应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
各种金属材料的焊接特点及其热处理工艺
各种金属材料的焊接特点及其热处理工艺焊接是一种将两个或多个金属材料通过熔化或变形并在熔融金属之间形成接头的加工方式。
在焊接过程中，金属材料经历了高温和冷却的过程，从而影响了焊接接头的性能和组织结构。
不同金属材料具有不同的焊接特点和热处理工艺。
下面将分别介绍常见金属材料的焊接特点及其热处理工艺。
1.钢材焊接特点及热处理工艺：钢材是最常见的金属材料之一，具有良好的可焊性。
其焊接特点如下：(1)钢材容易氧化，焊接时需要保护气体或保护剂以防止氧化。
(2)焊接速度快，热影响区较小，易形变。
(3)钢材焊接后易产生残余应力和变形。
钢材的热处理工艺包括退火、正火和淬火等。
退火可以减轻焊接残余应力，正火可提高焊接接头的硬度和强度，淬火可增加焊接接头的硬度。
2.铝材焊接特点及热处理工艺：铝材具有良好的导热性和导电性，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度快，热影响区较小。
(3)铝材焊接后容易产生变形。
铝材的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理可使铝材中的合金元素均匀溶解，时效处理可提高焊接接头的硬度和强度。
3.铜材焊接特点及热处理工艺：铜材具有良好的导热性和导电性，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度较慢，热影响区较大。
(3)铜材焊接后容易产生变形和裂纹。
铜材的热处理工艺主要包括退火和时效处理。
退火可减轻焊接接头的残余应力，时效处理可提高焊接接头的硬度和强度。
4.镁合金焊接特点及热处理工艺：镁合金具有轻质高强度的特点，但其可焊性较差。
其焊接特点如下：(1)容易产生氧化膜，焊接前需要对焊缝进行预处理。
(2)焊接速度快，热影响区较小。
(3)焊接时易燃，需要采取安全措施。
镁合金的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理可提高镁合金的强度和耐腐蚀性，时效处理可进一步提高焊接接头的硬度和强度。
金属材料热处理工艺流程
金属材料热处理工艺流程金属材料热处理工艺流程是通过将金属材料加热至一定温度，保持一段时间后进行冷却，以改变金属材料的组织结构和性能的一种工艺。
它可以改变金属材料的硬度、强度、韧性、耐磨性等性能，提高金属材料的使用寿命和适应性。
下面是一篇关于金属材料热处理工艺流程的具体介绍。
首先，对于金属材料的热处理工艺流程的选择，需要根据具体的材料类型和要求进行判断。
一般来说，常见的金属材料热处理工艺流程包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以减弱金属材料的内应力，改善材料的可加工性和机械性能。
退火的温度和冷却速率需要根据具体的材料来确定。
正火是将金属材料加热到适当的温度，然后进行适当的保温时间，最后以适当速率冷却，以获得所需的组织和性能。
正火可以提高金属材料的硬度和强度。
淬火是将金属材料加热到适当的温度，然后迅速冷却，使金属材料迅速固化。
淬火可以使金属材料获得高硬度和高强度，但也会造成材料脆性增加。
因此，淬火后一般需要进行回火处理。
回火是将淬火后的金属材料加热到适当的温度，然后进行适当的保温时间，最后冷却。
回火可以减轻淬火后金属材料的脆性，提高其韧性和抗冲击性能。
具体的金属材料热处理工艺流程如下：1. 金属材料的准备：需要对原材料进行切割、锯切或裁剪，以得到所需形状和尺寸的工件。
2. 加热：将金属工件放入炉中，进行加热。
加热的温度和时间需要根据具体的材料和要求来确定。
3. 保温：将金属工件在加热温度下保持一段时间，以达到所需的组织和性能。
4. 冷却：根据具体的要求，选择合适的冷却速率和方法对金属工件进行冷却。
一般来说，可以选择空冷、水冷、油冷等不同的冷却方式。
5. 检测：对热处理后的金属材料进行检测，包括金相检查、硬度检测、力学性能测试等。
6. 处理：根据检测结果对金属材料进行必要的修整和处理，以满足使用要求。
以上是金属材料热处理工艺流程的一般步骤。
在实际应用中，需要根据具体材料和要求进行相应的调整和改进。
金属材料热处理工艺精选全文
适用于中碳钢0.4~0.5%C
表面：M回
心部：S回(调质)或F+S(正火)
渗碳
向钢表面渗入碳原子的过程
提高表面含碳量，获得表硬里韧的性能
渗碳温度:900~950℃
适用于低碳钢0.1~0.25%C
淬火温度：
心部Ac3+30~50℃
表面Ac1+30~50℃
渗碳缓冷后组织：表层P+网状Fe3CⅡ;心部F+P;中间为过渡区
心部：M回+F（渗透时）
表面：M回+A’(少)+颗粒状Fe3C
获得马氏体组织
亚共析钢Ac3+(30~50)℃
共析钢Ac1+(30~50)℃
过共析钢Ac1+(30~50)℃
≦0.5%C, M
>0.5%C, M+A’
Ac1~Ac3,M+F
M+A’
M细+A’+粒状Fe3C
回火
将淬火钢加热到A1以下某温度后再冷却的热处理工艺
可编辑修改精选全文完整版
热处理方法
概念
目的
加热温度
组织
退火
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）
1.调整硬度,便于切削加工。
2.消除残余内应力
3.细化晶粒,为最终热处理作组织准备
亚共析钢Ac3+(30~50)℃
共析钢Ac1+(30~50)℃
过共析钢Ac1+(30~50)℃
F+P
P
P球
正火
将亚共析钢加热到Ac3+(30~80)℃，共析钢加热到Ac1+(30~80)℃,
金属材料与热处理
金属材料与热处理
金属材料是指由金属元素组成的材料，在工业和日常生活中广泛应用。
金属材料具有良好的导电、导热、强度、延展性和可塑性等特点, 并且可以通过热处理来改变其性质和组织结构。
热处理是指对金属材料进行加热和冷却过程，以改变其组织结构和性能。
热处理可以分为退火、淬火、回火和固溶处理等几种主要方法。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后逐渐冷却的过程。
通过退火，可以使金属材料的晶粒长大，同时消除应力和改善塑性。
退火常用于消除冷加工应变、改善材料的韧性和减少材料的硬度。
淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却的过程。
通过淬火，可以使金属材料形成马氏体等硬质组织，提高金属的硬度和强度。
淬火常用于制造刀具、齿轮等需要高强度和硬
度的零件。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热到一定温度，然后冷却的过程。
通过回火，可以减轻材料的脆性和强度，提高材料的韧性和韧化。
回火常用于改善淬火后的组织和性能，使金属
材料同时具有一定的强度和韧性。
固溶处理是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
通过固溶处理，可以将金属中的固溶体变为溶解形态，提高材料的塑性和韧性。
固溶处理常用于改善合金材料的性能和提高
其耐腐蚀性。
总之，热处理是一种重要的金属材料处理方法，可以通过改变金属材料的组织结构和性质，使其具有所需的特定性能。
不同的热处理方法适用于不同的金属和应用领域，但共同的目标是提高金属材料的性能和使用寿命。
金属材料及热处理培训课件
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
▪
让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二
次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 ▪ 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念
▪
将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常
为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后
40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
未淬透钢 淬透钢
a) 全淬透
b) 未淬透
四、钢的回火
▪ 什么是回火？ 后再淬冷火却后到再室将温工的件一加种热热到处A理c1工温艺度。以下某一温度，保温
一般是紧接淬火以后的热处理工艺。
▪ 淬火后回火目的 ◆降低或消除内应力，以防止工件开裂和变形； ◆ 减少或消除残余奥氏体，以稳定工件尺寸； ◆调整工件的内部组织和性能，以满足工件的
➢ 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非 常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC ～3HRC，耐磨性也有较大提高。
➢ 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲 劳强度。小尺寸零件可提高2～3 倍，大尺寸零件可提高20%～ 30%。
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
金属材料的常用热处理工艺
金属材料的常用热处理工艺热处理是指通过加热和冷却等过程对金属材料进行加工和改性的一种方法。
通过热处理，可以改变金属材料的组织结构、物理性能和力学性能，从而提高其使用性能。
下面将介绍几种常用的金属材料热处理工艺。
1. 淬火淬火是通过快速冷却金属材料，使其迅速从高温状态转变为室温状态的热处理工艺。
淬火可以增强金属材料的硬度和强度，改善其耐磨性和耐腐蚀性。
淬火一般分为两个步骤：加热和冷却。
加热过程中，金属材料被加热到临界温度以上，以使石墨化和蓝晶质的形成，然后迅速冷却以形成马氏体。
2. 回火回火是将已经淬火的金属材料加热到较低的温度，然后进行慢速冷却的热处理工艺。
回火可以降低金属材料的硬度和脆性，提高其韧性和塑性。
回火过程中，金属材料的晶粒尺寸会增大，同时还会发生析出硬化。
3. 钝化钝化是一种通过在金属材料表面生成一层致密和稳定的氧化物膜来提高其耐腐蚀性能的热处理工艺。
主要适用于不锈钢和铝合金等材料。
钝化可以通过两种方法实现：化学钝化和电化学钝化。
化学钝化是将金属材料浸泡在酸性或碱性溶液中，使其表面生成一层氧化物膜；而电化学钝化则是通过在电解液中进行电化学处理，使材料表面生成一层致密的氧化膜。
4. 固溶处理固溶处理是指将固溶体或合金加热到高温，使其中的溶质原子溶解在基体中，然后迅速冷却以形成固溶体的一种热处理工艺。
固溶处理可以改变金属材料的组织结构和物理性能，提高其强度、硬度和耐腐蚀性。
常见的固溶处理方法包括固溶退火和固溶析出。
5. 淬硬与回火淬硬与回火是淬火和回火两种热处理工艺的组合。
淬硬与回火通常应用于高碳钢和合金钢等材料。
首先，将材料加热并进行淬火，然后通过回火来调整其硬度和韧性。
这种处理方法可以同时提高材料的硬度和韧性，以获得最佳的力学性能。
以上介绍了几种金属材料常用的热处理工艺，包括淬火、回火、钝化、固溶处理和淬硬与回火。
这些工艺可以根据需要，通过改变加热温度、保温时间和冷却速度等参数进行调控，以达到最好的材料性能。
常用金属材料及热处理
常用金属材料及热处理金属是人类社会重要的材料之一，广泛应用于各行各业。
常见的金属材料包括铁、铝、铜、钢等。
在使用金属材料的过程中，为了改善其性能，常常需要对其进行热处理。
下面将介绍一些常用的金属材料和其热处理方法。
1.铁：铁是一种性能优良的金属材料，常用于制作建筑结构、机械零件等。
铁的热处理方法有退火、正火、淬火和回火等。
退火可以降低材料的硬度，提高其塑性和延展性；正火可以提高材料的韧性和强度；淬火可以使材料获得高硬度和耐磨性；回火可以降低材料的脆性，并改善其强度和韧性。
2.铝：铝是一种轻质金属，常用于制造飞机、汽车等产品。
铝的热处理方法有固溶处理、时效硬化等。
固溶处理可以改善铝的强度和塑性；时效硬化可以在固溶处理基础上，进一步提高铝的强度和硬度。
3.铜：铜是一种导电性能优良的金属材料，常用于制造导线、电路板等。
铜的热处理方法有退火、退火软化等。
退火可以消除铜材料中的应力，改善其韧性和延展性；退火软化可以使铜材料变得更加易加工。
4.钢：钢是一种优质的金属材料，常用于制造建筑结构、机械零件等。
钢的热处理方法有退火、正火、淬火和回火等。
不同的钢材在热处理时的温度和时间以及冷却速度等参数都有所差异，可以根据具体需要来选择合适的热处理方法，以获得理想的性能。
此外，还有许多其他金属材料也需要经过热处理来改善其性能，比如镍、锌、锡等。
热处理方法的选择应根据具体的金属材料以及使用要求来确定。
综上所述，金属材料在使用过程中，经常需要进行热处理来改善其性能。
不同的金属材料有不同的热处理方法，通常包括退火、正火、淬火和回火等。
通过热处理可以改变金属材料的组织结构和性能，使其达到更加理想的状态。
热处理技术在金属材料的应用中起着重要的作用，对于提高产品质量和使用寿命具有重要意义。
金属材料及其热处理
㈡ 热处理工艺
工艺
目的
加热温度
组织
退火
1.调整硬度,便于切削加工。 2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
F+P P P球
正火
1.低中碳钢同退火。 2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。 3.普通件最终热处理
三、组织
㈠ 纯金属的组织 1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程 ⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。 ⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 形核——自发形核与非自发形核 长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌 2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
2、冷却时的转变
⑴ 等温转变曲线及产物
650℃
600℃
550℃
350℃
A1
MS
Mf
时间
P
S
T
B上
B下
M
M+A’
A→P
A→S
A→T
A→B上
A→B下
金属材料的热处理技术
金属材料的热处理技术热处理是金属加工中的一项重要工艺，通过控制材料的温度和冷却速率，可以改善材料的机械性能和耐腐蚀性能。
本文将介绍几种常见的金属材料热处理技术及其应用。
1. 固溶处理固溶处理是指将金属材料加热至其固溶温度，使固态溶质原子溶解于晶格中，随后迅速冷却固定溶质原子的位置。
固溶处理可以提高金属的韧性和延展性，并改善材料的热稳定性。
常见的固溶处理方法包括快速淬火和退火。
2. 淬火处理淬火是将金属材料加热至其临界温度以上，并迅速冷却至室温，以获得高硬度和高强度的材料。
常用的淬火介质包括水、油和空气。
淬火处理能够增强金属的硬度和强度，但会降低其韧性。
因此，在实际应用中，需要根据具体要求进行适当的回火处理，以平衡硬度和韧性。
3. 回火处理回火是将淬火材料加热至较低的温度，并保持一段时间后冷却。
回火处理可以消除淬火过程中产生的内应力，并提高材料的塑性和韧性。
回火温度和时间的选择对于材料的性能具有重要影响，需要根据具体材料进行调整。
4. 热轧处理热轧是指将金属材料加热至较高温度，随后通过辊压等方式进行塑性变形。
热轧处理可以改变金属的晶粒结构和形状，提高材料的强度和塑性。
热轧处理通常用于生产板材、线材和型材等。
5. 等温处理等温处理是指将金属材料加热至其临界温度，在该温度下保持一段时间后冷却。
等温处理能够改善金属的晶格结构，提高材料的强度和韧性。
常见的等温处理方法包括时效处理和孪生处理。
6. 淬蓝处理淬蓝处理是指将金属材料经过淬火后，再进行加热，使其表面出现深蓝色的氧化膜。
淬蓝处理可以提高金属材料的表面硬度和耐磨性，常用于制造工具和刀具等。
7. 焊后热处理在金属焊接之后，常常需要对焊接区域进行热处理，以消除焊接过程中产生的应力和组织不均匀性。
常见的焊后热处理方法包括应力消除退火和再结晶退火。
总结起来，金属材料的热处理技术是一项关键的加工工艺，可以显著改善材料的性能，提高其在工程应用中的可靠性和耐久性。
金属材料的热处理工艺及性能改善技术
金属材料的热处理工艺及性能改善技术随着工业技术的不断发展，金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，金属材料的性能往往需要根据具体需求进行改善。
而其中一种常见的方法就是通过热处理工艺来实现。
本文将介绍金属材料的热处理工艺及性能改善技术。
1. 热处理工艺热处理是指通过加热和冷却等一系列工艺过程，使金属材料的结构及性能得到改善的工艺方法。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
1.1 退火退火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后缓慢冷却的工艺。
通过退火可使金属材料的晶粒细化、消除内应力以及改善塑性和韧性等性能。
1.2 正火正火是将金属材料加热到适当温度，然后在空气中自然冷却的工艺。
正火可以提高金属的强度和硬度，但相对于淬火而言变形较小。
1.3 淬火淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却的工艺。
淬火可以使金属材料的组织变为马氏体，从而提高硬度和强度，但会减小其塑性和韧性。
1.4 回火回火是将淬火后的金属材料再次加热到适当温度后冷却的工艺。
通过回火可以减轻淬火带来的脆性，提高金属材料的韧性和塑性。
2. 性能改善技术除了热处理工艺外，还有一些其他的技术可以用于金属材料的性能改善。
2.1 表面处理技术表面处理技术可以通过改变金属材料的表面结构和成分，来提升其耐磨性、耐腐蚀性以及表面光洁度等性能。
常见的表面处理技术包括电镀、喷涂和化学处理等。
2.2 合金化合金化是指将金属材料与其他元素进行混合，形成新的合金材料的过程。
通过合金化可以改变金属材料的组织结构和成分，从而改善其硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
2.3 疲劳寿命改善技术金属材料在长时间的使用过程中往往会出现疲劳破坏。
为了提高金属材料的疲劳寿命，可以采用表面强化、应力调控和表面涂覆等技术来改善材料的耐疲劳性能。
2.4 加工技术金属材料在加工过程中，其组织结构可能会发生变化，从而影响其性能。
因此，通过精确的加工技术可以使金属材料的性能得到改善。
金属材料热处理工艺
奥氏体型不锈钢：固溶处理，性能更好塑料，韧性，耐腐蚀性，焊接 性能等不能通过热处理强化；
铁素体：也是不能通过热处理强化，高温抗氧化性好及具有更好的耐 腐蚀性。
金属材料热处理工艺
有色金属热处理：
铝合金： LY12 T6处理
固溶+时效
490-500℃
固溶
快冷
150℃ 时效
金属材料热处理工艺
硬度
静载压入法：布氏硬度、洛氏硬度、 维氏硬度和显微硬度。 （HB； HR； HV）
奥氏体：A、γ
珠光体：P
屈氏体：T 索氏体：S
回火屈氏体：T’
回火索氏体：S’
残余奥氏体：Ar、γR、AR 铁素体：F、α
渗碳体：Fe3C
马氏体：M 贝氏体：B（ B上、B下 ）
金属材料热处理工艺
工艺-组 织
工艺-性 能
组织-性 能
力学性能
金属材料热处理工艺 热处理相关规律
一个规律：组织－成分－结构－工艺－性 能 二个文件：Fe－Fe3C相图、TTT图(C曲线） 三个过程：加热、保温、冷却 四把火：淬火、回火、正火、退火 五大相变：奥氏体转变、珠光体转变、马 氏体转变、贝氏体转变、回火转变（合金 时效） 六大方面：晶体学、形态学、热力学、动 力学、力学性能、相变机理
金属材料热处理工艺
布氏硬度HBS或HBW：
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表
示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。
压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，
适用于布氏硬度在650以下的材料。
布 氏 硬 度
金属材料热处理工艺
洛氏硬度 • 洛氏硬度用符号HR表示
• 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标
金属材料热处理工艺(一)
金属材料热处理工艺(一)金属材料热处理工艺简介•金属材料热处理是指通过加热和冷却工艺，改变金属材料的组织结构和性能的技术方法。
•热处理可以提高材料的硬度、强度、耐腐蚀性能等，也能改善材料的塑性和可加工性。
•本文将介绍金属材料热处理的一些常见工艺和应用。
热处理类型1.固溶处理–固溶处理是将材料加热至高温，使溶质原子溶解于晶格中，再通过快速冷却固定溶质原子在晶格中的位置。
–这种处理方式能够使材料的硬度、强度等性能得到提高。
2.淬火–淬火是将材料加热至临界温度，然后迅速冷却，使材料经历相变过程，从而获得高硬度和高强度。
–淬火的工艺过程需要通过选择合适的冷却介质和冷却速度来控制材料的性能。
3.回火–回火是将经过淬火处理的材料加热至一定温度，然后冷却至室温，以减轻淬火过程中产生的内部应力和脆性，提高材料的塑性。
–回火可以根据需要进行多次，通过调整回火温度和时间，可以获得不同强度和硬度的材料。
4.淬脆–淬脆是指淬火处理后，材料出现脆性断裂现象的问题。
–为避免淬脆，可以采用适当的复合热处理工艺，如退火和再淬火等。
热处理应用•钢材热处理：通过热处理可以调整钢材的组织结构，提高其硬度和强度，广泛应用于机械制造、汽车制造等行业。
•铝合金热处理：通过热处理可以改善铝合金的强度、耐腐蚀性能，并且提高其耐磨性，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
•铜材热处理：通过热处理可以改善铜材的导电性和耐腐蚀性能，常用于电子器件、电缆等领域。
•钛合金热处理：通过热处理可以提高钛合金的强度、耐腐蚀性和疲劳寿命，被广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
总结•金属材料热处理是一种重要的加工工艺，可以改善材料的性能，满足不同行业的需求。
•各种热处理工艺都需要精确控制温度和时间，以确保材料可以获得期望的性能。
•在选择热处理工艺时，需要考虑材料的特性和应用环境，以便获得理想的效果。
以上是关于金属材料热处理工艺的简要介绍，希望对您有所帮助！很高兴您对金属材料热处理工艺感兴趣！接下来，我们将进一步介绍热处理过程中的一些关键点和注意事项。
金属材料与热处理工艺
一、金属材料性能：金属材料在冷、热加工过程中所表现的性能称为加工工艺性能，包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能。
金属材料在使用条件下所表现的性能称为使用性能，包括材料的物理、化学和机械性能。
强度：材料在静载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
看一个材料的强度高低，一般来说用屈服点和抗拉强度来衡量它的大小，和材料的强度成正比，即：（1）抗拉强度。
金属试样拉伸时，在拉断前所承受的最大应力，称为抗拉强度。
它表示金属材料在拉力作用下抵抗塑性变形的和破坏的能力。
σb=Fa/A0式中σb ——抗拉强度（MPa）Fa ——试样拉断前的最大载荷（N）A0 ——试样原截面积（mm2）（2）屈服强度。
当材料试样所受载荷增大到某一数值时，试样发生连续伸长的现象，叫屈服现象。
产生屈服现象时的应力称作屈服强度或屈服点，用σs表示，单位MPa。
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把0.2%永久变形的应力值定为屈服点，称为条件屈服强度。
用σ0.2表示，单位MPa。
一般机械零件和工程构件都不允许产生塑性变形，否则会失效而发生事故。
所以屈服强度σs也是机械设计和工程设计中的重要依据。
材料的许用应力［σ］=σs /SS ——安全系数抗拉强度和屈服强度是金属材料的重要强度指标。
二．金属热处理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（500—600℃）后，一般随炉温缓慢冷却。
目的：1).降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2).细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3).消除冷、热加工所产生的内应力，防止工件变形和开裂。
应用要点：1).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).一般在毛坯状态进行退火。
2.正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Acm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却（空冷）。
金属材料与热处理(最全)
热处理的应用与效果
应用
热处理广泛应用于各种金属材料，如钢铁、有色金属、合金 等。通过合理的热处理工艺，可以显著提高金属材料的机械 性能、物理性能和化学性能，满足各种工程应用的需求。
效果
热处理可以改变金属材料的硬度、韧性、强度、耐磨性、耐 腐蚀性等机械性能，提高其抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长 使用寿命。同时，热处理还可以改善金属材料的加工性能和 焊接性能，提高生产效率和产品质量。
04 金属材料与热处理的关系
金属材料的性能与热处理的关系
金属材料的性能
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等，这些性能在很大程度上取决于 其内部结构和相组成。
热处理对金属材料性能的影响
通过控制加热、保温和冷却等热处理工艺参数，可以改变金属材料的内部结构和相组成，从而显著提 高或改善其各种性能。例如，热处理可以细化金属材料的晶粒，提高其强度和韧性；可以改变金属材
时间，可以改变金属材料内部的相组成。
金属材料的缺陷与热处理的关系
要点一
金属材料的缺陷
要点二
热处理对金属材料缺陷的影响
金属材料的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物和未熔合等，这 些缺陷可能会降低金属材料的性能。
通过适当的热处理工艺，可以减少或消除金属材料的缺陷 ，提高其性能。例如，通过退火处理可以软化金属材料， 减少其内应力，从而减少裂纹的产生；通过固溶处理可以 溶解金属材料中的杂质和气体，提高其纯净度。
03 金属材料的热处理工艺
退火工艺
总结词
退火是热处理工艺中的一种，通过加热和缓慢冷却金属材料，以消除内应力、 提高塑性和韧性，达到改善材料性能的目的。
详细描述
退火工艺通常包括将金属材料加热到再结晶温度以下，保持一段时间，然后缓 慢冷却至室温。退火可以细化晶粒、消除内应力、降低硬度、提高塑性和韧性， 改善金属材料的加工性能和综合力学性能。
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绪
论
核能材料
耐 中 子 辐 射 、 腐 蚀 、 高 温 核 反 应 堆 材 料 ：
Nuclear power station at Leibstadt, Switzerland 烧 结 前 烧 结 后
钨钒钢（W-V steel） 铬钒钢（Cr-V steel） 镍基高温合金（Hastelloy material）
论
能源
新能源材料则是指实现新能源的
转化和利用以及发展新能源技术中 所要用到的关键材料。
主要包括储氢电极合金材料为代表 的镍氢电池材料 嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的 锂离子电池材料、燃料电池材料 Si半导体材料为代表的太阳能电池 材料 铀、氘、氚为代表的反应堆核能材 料等。
a: σs=Ps/Fo （σ s代表材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选
材的主要依据之一。）
σs =
Ps
试样屈服时的载荷( N )
( M pa ) F0
试样原始横截面积( mm2)
b: σ0.2条件屈服强度
（中高碳钢、无屈服点，国家标准，以产生一定的微量塑性变形的抗 力的极限应力值来表示。）
σ0.2 =
uranium oxide beads
信息－人类正在步入信息时代，同时也是信息材料竞争的时
代。
电子管——晶体管——集成电路
绪
论
单晶硅片，高纯钛、 SiO2和铬等薄膜 锗、硅半导体。 钨、钼电极。
电子管16K内存器。
图中的女士要用显微镜才看得到现在的集 成电路16 K内存器
第一台电子管组成的计算机重
工程设计中应首先考虑材料的力学性能。通俗地讲 力学性能决定了在多大和怎样形式的载荷条件下而不致 于改变零件几何形状和尺寸的能力。
指标:弹性、塑性、韧性、强度、硬度和疲劳强度等。
金属的力学性能
研究力学性能意义：是选择和使用金属材料的重要依据
一、基本概念
1、弹性：指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸，当外力卸除后 物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。 2、内力：金属受到外力时为保其不变形，在材料内部作用者与外力 相对抗的力称为内力。 3、应力：单位面积上的内力。 4、应变：指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化；通常 以百分比（%）表示 5、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 按作用性质分： 静载荷：指大小不石头
绪
论
陶器（Pottery）
陶器的出现是人类跨入新
石器時代的重要标志之一。
据目前已知的考古资料，
中国的陶器制作至少已有 8000年以上的历史。
西安半坡人面网纹陶盆
战国陶制四通水管
绪
论
4,500 BC——1,000 BC 青铜时代 （Bronze Age）
从矿石中提炼铜——冶金 业的黎明
疲劳极限σ-1 ：
材料经无数次应力循环而不发生疲劳 断裂的最高应力值。 钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σb
条件疲劳极限：
经受107应力循环而不致断裂的最大应力 值。
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
陶瓷、高分子材料－疲劳抗力很低； 金属材料－疲劳强度较高；
这张埃及古墓壁画是 人类冶金业的最早纪录之一
绪
论
青铜：第一种合金
青铜，古称金或吉金，是铜与其
它化学元素（锡、镍、铅、磷等） 的合金。 史学上所称的“青铜时代”是指 大量使用青铜工具及青铜礼器的 时期。保守的估计，这一时期主 要从夏商周直至秦汉，时间跨度 约为两千年左右，这也是青铜器 从发展、成熟乃至鼎盛的辉煌期。 到春秋戰國時期，齊國工匠總結 科技經驗寫成的《考工記》一書 中，提出了「金有六齊」，這是 世界科技史上最早的冶銅經驗總 結。
1. 拉伸试样（GB6397-86）
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
2. 力－伸长曲线 拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段
屈服阶段
强化阶段 颈缩现象
(a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂
塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
金属材料
陶瓷材料
材料分类
高分子材料
复合材料
工程材料主要任务
————揭示固体材料的成分、组织结构、性 能和应用之间的关系及其变化的一般规律。
本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。 2、目的： a 获得有关工程材料的基本知识。 b 初步掌握零件设计时的合理选材、用材 c 正确运用热处理技术、妥善安排加工工艺路线及材料 检测等方面的知识和能力 d 为后续课程和从事技术工作打下基础。 本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题 本教材的难点：名词概念较多，较为抽象和分散
达30吨，用电相当于一个小的城 市。
绪
论
生物、生活－材料技术的发展改变我们的生
活
仿真手臂
人 工 关 节 微机械
“自行车发烧友” 的首选
钛结构自行车架
材料发展概括
▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝 陶器时代 泥巴（日晒→原始陶器；火烧→瓷器用具） 铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪）1130×780×1100 战国编钟（前475—221年）65个 总重2500Kg 铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m 人工复合材 料
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
第一章
绪论
曲线分为四阶段：
1．阶段I（oab）――弹 性变形阶段 a: Pp b: Pe （不产生永久变 形的最大抗力） oa段：△L∝ P 直线 阶段 ab段：极微量塑性变 形（0.001--0.005%) 2．阶段II（bcd）段 ――屈服变形 c: 屈服点 Ps
按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。
注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
拉伸实验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸 试验测定）
（GB/T228-2002）
1. 拉伸试样 2. 力—伸长曲线（以低碳钢试样为例） 3. 脆性材料的拉伸曲线
绪
论
1000BC—— 铁器时代（Iron Age）
1450BC——铁制车轮
1500AD——廉价的冶铁业
绪
论
二、 材料与人类现代文明
－－材料是发展高科技的先导和基石
支撑人类现代文明的四大支柱技术：
材料科学与技术 生物科学与技术 能源科学与技术 信息科学与技术
其中材料是基础！
材料－技术大厦的砖石
材料是所有科技进步的核心
建筑、交通、能源、计算机、通信、多媒体、生物医学工程 无一不依赖材料科学与技术的发展来实现和突破。
没有钢铁材料，就没有今天的高楼大厦；
没有专门为喷气发动机设计的材料，就没有靠飞机旅行的今天；
没有耐高温复合涂层材料，就没有人类探索外空的飞船； 没有固体微电子电路，就没有计算机。
金属材料及热处理工艺
------公共选修课程 主讲人：李 伟 2010.09
绪
论
绪论
材料与人类文明 材料分类与性能
引言
材料的定义：
材料－能为人类制造有用器件的物质。
金属、陶瓷、塑料、玻璃、纤维、木材、砂子、石子、复合 材料等都属于材料的范畴。
材料科学与人类文明的关系密切，可以说，
人类的衣、食、住、行均离不开它。
拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向 静拉伸曲线
第一章
绪论
二、材料的强度(strength) ――材料所能承受的极限应力.
物理意义:材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗 扭强度等。
公式：σ=P/Fo 单位： MPa(MN/mm2)
第一章
绪论
1．屈服强度σs ( yield strength)和条件屈服强 度σ0.2
•过载持久值
纤维增强复合材料－较好的抗疲劳性能。
第一章
绪论
三、塑性 (plasticity): －材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏 的能力。 1．延伸率（specific elongation）
是指试样拉断后的标距伸长量Lk与原始标距L0之比。
δ < 2 ~ 5% 属脆性材料 属塑性材料
δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
夏钺(yuè)
戈
绪
论
三星堆
立人像铸于商代晚期，人像高 172厘米，底座高90厘米，通 高262厘米，是世界上最大的 青铜立人像，被尊称为“世界 铜像之王”。 突目面具铸于商代晚期，原件 高64.5厘米，宽138厘米，眼 球柱状外突长达13.5厘米，其 造型在世界上亦属首见。
绪
论
司母戊鼎
司母戊鼎，商代大鼎，1939 年出土，鼎高133厘米，重 875公斤。为已知的中国古代 体量最大的青铜器。 铜禁，中国已知最早应用失 蜡法铸造的作品，春秋時代 的楚国王子午墓出土的，年 代为公元前6世纪。
绪
论
材料与人类文明
一、材料与人类文明发展（历史贡献）
人类的文明进程是依据什么而划分的？
可以使用的占主导地位的材料。
——石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代、合成材料时代、复合材料 时代……。
——发展得越来越快。
材料应用的发展是人类发展的里程碑！
绪
论
400,000 BC——4,500 BC 石器时代（Stone Age）
建筑
交通
绪
论
汽车
福特2000与西纳给2010这两款 由材料工程师设计的汽车将成 为未来交通工具。