退火正火淬火回火工艺.doc

金属热解决是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定期间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。金属热解决是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热解决一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热解决工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热解决予以控制，所以钢铁的热解决是金属热解决的重要内容。此外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热解决改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热解决的作用逐渐为人们所结识。早在公元前770～前22023，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化解决就是制造农具的重要工艺。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是通过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不愿外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热解决工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热解决的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体(如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热解决的专利。二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热解决工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达成可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热解决技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热解决和化学热解决方法。二金属热解决的工艺热解决工艺一般涉及加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热解决的重要环节之一。金属热解决的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。运用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。金属加热时，工件暴露在空气中，经常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量减少)，这对于热解决后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热解决工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热解决质量的重要问题。加热温度随被解决的金属材料和热解决的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的组织。此外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达成规定的加热温度时，还须在此温度保持一定期间，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解决时，加热速度极快，一般就没有保温时间或保温时间很短，而化学热解决的保温时间往往较长。冷却也是热解决工艺过程中不可缺少的环节，冷却方法因工艺不同而不同，重要是控制冷却速度。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规定，例如空硬钢就可以用正火同样的冷却速度进行淬硬。金属热解决工艺大体可分为整体热解决、表面热解决、局部热解决和化学热解决等。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热解决工艺。同一种金属采用不同的热解决工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，并且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热解决工艺种类繁多。整体热解决是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却