金屬熱處理工藝

金屬熱處理是將金屬或合金工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來

控制其性能的一種工藝。

一、分類

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。

整體熱處理：是對工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火：將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻。目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，或者是使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力得以釋放，

獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。

正火：將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻。正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火：將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機(jī)鹽溶液、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。

回火：為了降低淬火后鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行較長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻。

表面熱處理：是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件

上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

化學(xué)熱處理：是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、

氮或其他合金元素的介質(zhì)（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其他熱處理工藝如淬火及回火。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

金屬熱處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、機(jī)械制造、石油化工、電子電器等多個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的一部分。

汽車制造：汽車輪轂、汽車齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、汽車軸承等關(guān)鍵部件，都需要經(jīng)過熱處理以提高其強(qiáng)度和耐磨性。例如，齒輪經(jīng)過淬火和回火處理后，可以顯著提高硬度和耐磨性，

延長使用壽命。

機(jī)械制造：機(jī)床導(dǎo)軌、模具、刀具等機(jī)械零部件，在使用過程中需要承受較大的壓力和摩擦，因此需要通過熱處理提高其硬度和耐磨性。同時(shí)，熱處理還可以改善零部件的組織結(jié)構(gòu)，

降低殘余應(yīng)力，減少變形和開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

航空航天：航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫、高壓和高速的環(huán)境下工作，因此其零部件需要經(jīng)過熱處理以提高耐高溫、高壓和抗腐蝕性能。例如，飛機(jī)輪轂、起落架等關(guān)鍵部件也需要經(jīng)過

熱處理以提高其強(qiáng)度和韌性。

石油化工：由于石油化工設(shè)備常常需要在高溫、高壓和腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中運(yùn)行，因此需要通過熱處理提高其耐高溫、高壓和抗腐蝕性能。例如，燃燒器內(nèi)部的燃燒室和噴嘴部件

需要經(jīng)過高溫?zé)崽幚硪蕴岣咂淠透邷睾透g性能。

電子電器：通過熱處理，可以降低元器件的應(yīng)力，減少結(jié)構(gòu)變形和片內(nèi)裂紋的產(chǎn)生，從而提高電子元器件的穩(wěn)定性和可靠性。

三、發(fā)展趨勢

隨著科技的進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，金屬熱處理技術(shù)的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。一方面，隨著新能源汽車、智能制造等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，對高性能、輕量化材料的需求不斷增加，

金屬熱處理技術(shù)將在這些領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。另一方面，隨著節(jié)能減排的呼聲日益高漲，金屬熱處理技術(shù)也需要朝著更加環(huán)保、更加高效的方向發(fā)展。例如，研究人員正在研究

如何降低熱處理過程中的能耗，并開發(fā)出更加環(huán)保的熱處理技術(shù)；同時(shí)，也在探索如何通過智能化、自動(dòng)化等手段提高熱處理的質(zhì)量和效率。

綜上所述，金屬熱處理工藝是一種重要的金屬加工工藝，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過加熱、保溫和冷卻等工藝過程，可以改變金屬材料的組織和性能，從而滿足各個(gè)領(lǐng)域

對材料性能的高要求。