熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。
金屬熱處理的加熱方法很多最早是采用木炭和煤作為熱源進(jìn)而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。
金屬加熱時(shí)工件暴露在空氣中常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數之一選擇和控制加熱溫度是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異但一般都是加熱到相變溫度以上以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時(shí)間因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時(shí)還須在此溫度保持一定時(shí)間使內外溫度一致使顯微組織轉變完全這段時(shí)間稱(chēng)為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)加熱速度極快一般就沒(méi)有保溫時(shí)間而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(cháng)。
冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢正火的冷卻速度較快淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。
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(lèi)。根據加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，食用油品質(zhì)檢測儀每一大類(lèi)又可區分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝可獲得不同的組織從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬而且鋼鐵顯微組織也最為復雜因此鋼鐵熱處理工藝種類(lèi)繁多。
整體熱處理是對工件整體加熱然后以適當的速度冷卻以改變其整體力學(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。
退火是將工件加熱到適當溫度根據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部組織達到或接近平衡狀態(tài)獲得良好的工藝性能和使用性能或者為進(jìn)一步淬火作組織準備。
正火是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常用于改善低碳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。
淬火是將工件加熱保溫后在水、油或其它無(wú)機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的保溫再進(jìn)行冷卻這種工藝稱(chēng)為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”其中的淬火與回火關(guān)系密切常常配合使用缺一不可。
“四把火”隨著(zhù)加熱溫度和冷卻方式的不同又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強度和韌性把淬火和高溫回火結合起來(lái)的工藝稱(chēng)為調質(zhì)。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長(cháng)時(shí)間以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱(chēng)為時(shí)效處理。
把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來(lái)進(jìn)行使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱(chēng)為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱(chēng)為真空熱處理它不僅能使工件不氧化不脫碳保持處理后工件表面光潔提高工件的性能還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。
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(guò)多的熱量傳入工件內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)達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學(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。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱保溫較長(cháng)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)行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
