金属热处理基本知识

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1、金属热处理基本知识金属热处理是为了使金属工件获得需要的力学性能、物理性能和化学性能，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时间后，又 以不同速度冷却的一种工艺。钢铁、铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以热处理。金属材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一 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。1.金属组织金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高 而减小，富有延性和展性等特性的

2、物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即 晶体）。合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而 仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体 两种。固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶 体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一 种组成成分，具有独立的机械性能

3、。铁素体：碳在a-Fe （体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。奥氏体：碳在g-Fe （面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c ）。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）金属热处理的工艺热处理工艺一般包括加热、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。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，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。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属

4、，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，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量 降低），这对于热处理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。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热 处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异， 但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。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

5、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，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，金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。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处理 工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的 性能。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能 的金属热处理工艺。钢铁整体热

6、处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后 进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性 能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是 得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零 件作为最终热处理。淬火是将工件加热保温后，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650C的某一适当温度 进行长时间的保温，再进行冷却

7、，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。“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同， 又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长 时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、 韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热 处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面

8、光洁，提高工件的 性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。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。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学 热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是 将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质（气体、液体、固体中加热，保温

9、较 长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进 行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证 和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态， 以利于进行各种冷、热加工。例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸 铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮 成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂 的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢 ；工模具则几乎全部需要经过热 处理方可使用。军刀

10、维护经过一次户外活动之后，折合式刀具握柄部收纳刀刃的内沟总会藏污纳垢，虽然 清理起来很费事，但若要让您的宝贝刀具下次使用时还能正常的操作的话，还 是请您花点时间按下列步骤仔细清理一番吧！1，用温水清洗 可以加入一些洗洁精或肥皂粉，仔细的将刀具上的盐分，油脂， 污垢等彻底洗净，之后再以请水洗净。2，用布擦拭干净 以软布将刀具擦拭，将布块缠在细竹签或棉花棒上，以便深 入细部擦拭，或者也可直接利用棉花棒予以擦拭。最后还可以用吹风机以冷风吹 一吹，务必使之完全干燥。3，以润滑油注入旋转轴最后也是保证下次使用时还能将刀具展开的步骤就是上 润滑油了；原则上以用于精密机械的润滑油适合，一般市面上最常见的WD

11、-40 除锈润滑剂也可。上油的时候切忌过量，若沾染到非旋转轴部位的话务必将其擦 拭干净，以免哪天您活动时拿去切食物.最后，务必记得从事户外活动前一定要再检查一次您的刀具！瑞士军刀一般不用磨使用20年都如此，如果真的发生刀子有损伤或刀韧不锋利 了。千万要使用专用器具，或直接找分销商代理商求得帮助。磨刀用专用磨刀石 向一个方向不可反方向磨。润滑油除上述建议外，可以选用缝纫机油（油质必须 特别的稀）、枪油（因为本人爱好刀具，所以时不常的能搞到一点。此油最大好 处就是：吃了也没关系不用担心油上多了会切到食物当中）最后，务必记得从事户外活动前一定要再检查一次您的刀具！特别注意：从海边回来的刀子必须清水擦

12、拭、处理、上油，海水腐蚀性特强，留 在刀子中的转动部分，会影响正常使用！刀具打磨与保养使用打磨钢是一种很好的保养刀具的方法，尤其对厨刀等使用频繁的直柄刀具而 言是这样的。经常使用可以保持刀刃锋利。专家们建议，应该在频繁使用刀具的时期经常打磨，至少在你每次使用前后打磨 一次。事实上，打磨钢并不是真的将刀刃磨利，而是校正和清理刀具的刃缘。一个最基本的打磨钢是一根带柄的金属杆，上面分布着直条的细沟。而更好的打 磨钢经过磁化处理，能吸引刀具的分子使之重新排列成一条直线。刀具和打磨钢 摩擦后，可以得到矫正，并能够去掉一些细微的划痕。未经磁化的陶瓷打磨钢同 样有此功效。而钻石打磨钢也正作为一种新的潮流在厨

13、具界流行起来，其表面覆 盖着一层单晶体钻石，它具有和传统打磨钢同样好的效果，但比传统打磨钢更加 耐用，更加轻便，打磨速度也更快。使用打磨钢时，将刀锋以20度角接触打磨钢的顶端，然后轻轻地将整个刀锋沿 划过整条打磨钢至底部，就好象正用刀切下一片打磨钢似的。每次正、反各一次 交替打磨，使刀锋两面能被打磨均匀。一种简单方法可以判断是否已打磨好刀具: 用拇指分别沿着刀锋两面轻轻摸过，如果两面的感觉是一样的，则说明你已经打 磨好了。如果某一面摸上去比另一面略为粗糙，那么轻轻地将这一面再打磨，每 打磨一次在对比，直到两面感觉一样为止。用天然磨石打磨刀具首先我们列出可以用于打磨的天然磨石种类以及它们的粒度当

14、量(研磨能力)： 瓦仕塔石(Washita Stone)-外观象大理石，其粒度当量为300-350。很好的 起始打磨石，可以去处小划痕，并形成斜面轮廓。硬阿肯色石(Hard Arkansas)-白色或浅灰色，其粒度当量为500-600。用于 打磨最后时使边缘完美。黑硬阿肯色石(Black Hard Arkansas)-黑色或暗灰色，其粒度当量通常为 800-1000.非常好的磨光石，可以用来打磨如剃刀般锋利的刀锋。多年以来，这 种石材几乎被采掘殆尽，只有很少些地方还出产这种石材。一般磨刀并不需要这 种石材，最初只有使用折叠剃刀的人才爱用它来磨刀。一般来说，我们选择一块瓦仕塔石和一块硬阿肯色石来

15、作天然磨石，磨石的尺寸 取决于刀锋的长度。例如：便携刀-3-5长的磨石猎刀-4-8长的磨石厨刀-6-8长的磨石使用磨刀油可以防止细小的金属屑嵌入磨石中，不要使用普通的润滑油，它会堵 塞磨石的凹孔。磨刀时刀刃与磨石接触的角度是最不易掌握的部分。将刀平放在 磨刀石上，然后慢慢抬起刀背，直到刀刃的斜面与磨刀石表面平行，如果抬得太 高会磨钝刀锋，而太低则打磨不到刀锋，可以尝试一下以20度角度来打磨。打 磨时，应该在磨石上覆盖大量的磨刀油，不能干磨，因为金属屑会被刮下嵌入磨 石表面，损害磨石和刀锋。用瓦仕塔磨石开始粗打磨，将刀锋向着磨石表面，而 刀背面向你自己，并使刀面与磨石表面成20度角，然后向前推动

16、刀，好象你正 想从磨石前端削下一小片一样。重复从下到上这个动作2-3次，然后反转刀使刀 锋面向你自己，再以刀面与磨石表面成20度角，打磨相同的次数。要注意两面 打磨的次数应该相同。当这个打磨过程完成后，就可以获得一条清晰的斜面线， 这样就准备进入最后的精细打磨过程了。我们用硬阿肯色磨石来进行精细打磨， 同样地，需要在磨石表面涂上大量的磨刀油，重复粗打磨的动作，直到你得到你 所期望的锋利程度，这样打磨就完成了。请注意，每次打磨后都要将磨石用布擦干净，而每一年，你都应该用特殊的溶液 和钢丝刷彻底清洗一次磨石，使石上的凹穴畅通清洁。切记：钝刀更危险！事实 上一把刀锋完美锋利的刀比钝刀更加安全，因为它切割容易，不需要你使出大力 或工作时看上去笨手笨脚，也更加有效率。无论多么昂贵精美的刀具都不可能自 行保持锋利，所以你必须周期性地打磨和保养刀锋使其始终在