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金屬熱處理基礎常識(一)

更新时间:2019-11-16 09:50人气:9120

金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度,並在此溫度中保持一定時間後,又以不同速度冷卻的一種工藝。 1.金屬組織金屬:具有不透明、金屬光澤良好的導熱和導電性並且其導電能力隨溫度的增高而減小,富有延性和展性等特性的物質。金屬內部原子具有規律性排列的固體(即晶體)。 合金:由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬構成,具有金屬特性的物質。相:合金中成份、結構、性能相同的構成部分。固溶體:是一個(或幾個)組元的原子(化合物)溶進另一個組元的晶格中,而仍保持另一組元的晶格類型的固態金屬晶體,固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。固溶強化:由於溶質原子進進溶劑晶格的間隙或結點,使晶格發生畸變,使固溶體硬度和強度升高,這類現象叫固溶強化現象。化合物:合金組元間發生化合感化,天生一種具有金屬性能的新的晶體固態結構。機械混合物:由兩種晶體結構而構成的合金構成物,固然是兩麵種晶體,卻是一種構成成分 ,具有獨立的機械性能。鐵素體:碳在a-Fe(體心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。 奧氏體:碳在g-Fe(麵心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。滲碳體:碳和鐵形成的穩定化合物(Fe3c)。珠光體:鐵素體和滲碳體構成的機械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)萊氏體:滲碳體和奧氏體構成的機械混合物(含碳4.3%)金屬熱處理是機械製造中的首要工藝之一,與其它加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的外形和整體的化學成分 ,而是通過改變工件內部的顯微組織,或改變工件表麵的化學成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量,而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能 ,除公道選用材料和各種成形工藝外,熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械產業中利用最廣的材料,鋼鐵顯微組織複雜,可以通過熱處理予以控製,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的首要內容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能,以獲得不同的使用性能。在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中,熱處理的感化逐步為人們所熟悉。早在公元前770~前222年,中國人在生產實踐中就已發現,銅鐵的性能會因溫度和加壓變形的影響而 變化。白口鑄鐵的柔化處理就是製造農具的首要工藝。公元前六世紀,鋼鐵兵器逐步被采用,為了進步鋼的硬度,淬火工藝遂得到迅速發展。中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,其顯微組織中都有馬氏體存在,說明是經過淬火的。隨著淬火技術的發展,人們逐步發現淬冷劑對淬火質量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陝西斜穀為諸葛亮打製3000把刀,相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就重視到不同水質的冷卻能力了,同時也重視了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206~公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15~0.4%,而表麵含碳量卻達0.6%以上,說明已利用了滲碳工藝。但當時作為個人“手藝”的秘密,不肯外傳,因此發展很慢。1863年,英國金相學家和地質學家揭示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,證實了鋼在加熱和冷卻時,內部會發生組織改變,鋼中高溫時的相在急冷時改變為一種較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論,和英國人奧斯汀最早擬定的鐵碳相圖,為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎 。與此同時,人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法,以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。1850~1880年,對於利用各種氣體(諸如氫氣、煤氣 、一氧化碳等)進行保護加熱曾有一係列專利。1889~1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利 。二十世紀以來,金屬物理的發展和其它新技術的移植利用,使金屬熱處理工藝得到更大發展。一個明顯的進展是1901~1925年,在產業生產中利用轉筒爐進行氣體滲碳 ;30年代出現***電位差計,使爐內氣氛的碳勢達到可控 ,今後又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控製爐內氣氛碳勢的方法;60年代 ,熱處理技術應用了等離子場的感化,發展了離子滲氮、滲碳工藝 ;激光、電子束技術的利用,又使金屬獲得了新的表麵熱處理和化學熱處理方法。

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