無錫熱處理是指在固態(tài)下對材料進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得預(yù)期的組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時代到青銅時代、鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸被人們所認(rèn)識。
早在公元前770年至公元前222年，中國人在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，鋼的性能會因溫度和壓力變形的影響而發(fā)生變化。白口鑄鐵的軟化處理是制造農(nóng)具的重要工序。
無錫熱處理工藝一般包括加熱、保溫和冷卻三個工序，有時只有兩個工序。這些過程是相互聯(lián)系的，不能中斷。加熱是熱處理的重要過程之一。金屬熱處理的加熱方法有很多。起初，木炭和煤被用作熱源，使用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，并且沒有環(huán)境污染。這些熱源可用于直接加熱或通過熔融鹽或金或甚至漂浮顆粒間接加熱。金屬受熱時，工件暴露在空氣中，往往會發(fā)生氧化脫碳(即鋼鐵零件表面含碳量降低)，對熱處理后零件的表面性能有非常不利的影響。因此，金屬通常應(yīng)在受控氣氛或保護(hù)氣氛、熔鹽和真空中加熱，也可以通過涂層或包裝加熱。加熱溫度是熱處理過程的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度是確保熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨待處理的金屬材料和熱處理目的而變化，但通常加熱到相變溫度以上，以獲得高溫微觀結(jié)構(gòu)。此外，轉(zhuǎn)變需要一定的時間，所以當(dāng)金屬工件表面達(dá)到所需的加熱溫度時，必須在此溫度下保持一定的時間，使內(nèi)外溫度一致，顯微組織完全轉(zhuǎn)變。這個時間叫做保持時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般沒有保溫時間，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往更長。
冷卻也是熱處理過程中不可缺少的一步，不同的工藝?yán)鋮s方式也不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度較慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度較快。但由于鋼種不同，要求也不同。例如，空氣淬硬鋼可以在與正火相同的冷卻速度下硬化。
流程分類。
金屬熱處理工藝可分為三類:整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方式的不同，每一類都可以分為幾種不同的熱處理工藝。對同一種金屬采用不同的熱處理工藝可以獲得不同的組織和性能。鋼鐵在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其顯微組織復(fù)雜，因此鋼鐵的熱處理工藝有很多種。整體熱處理是將整個工件加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以獲得所需的金相組織，改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵的整體熱處理有四個基本過程:退火、正火、淬火和回火。
技術(shù)手段。
退火是將工件加熱到合適的溫度，根據(jù)工件的材料和尺寸采用不同的保溫時間，然后緩慢冷卻，使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)達(dá)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)一步淬火做準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到合適的溫度，然后在空氣中冷卻。正火效果類似于退火，只是得到的顯微組織更細(xì)小，常用于提高材料的切削性能，有時也用于一些要求不高的零件的熱處理。淬火是將工件加熱保溫，然后在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬火介質(zhì)中快速冷卻。淬火后，鋼零件變得堅硬，但同時變脆。為了及時消除脆性，一般需要及時回火。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件長期保持在高于室溫、低于650℃的適當(dāng)溫度下，然后冷卻。這個過程叫回火。
退火、正火、淬火、回火是整個熱處理中的“四火”，其中淬火和回火關(guān)系密切，經(jīng)常一起使用，缺一不可。"隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，四種火演化出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強度和韌性，高溫調(diào)質(zhì)結(jié)合的過程稱為調(diào)質(zhì)。一些合金淬火形成過飽和固溶體后，在室溫或稍高的溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或磁性。這種熱處理過程稱為時效處理。將壓力加工變形和熱處理有效而緊密地結(jié)合起來，使工件獲得良好的強度和韌性協(xié)調(diào)的方法稱為形變熱處理。在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行熱處理，稱為真空熱處理，既能使工件不氧化脫碳，保持工件表面光滑，提高工件性能，又能引入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。表面熱處理是一種金屬熱處理工藝，只對工件表面進(jìn)行加熱，改變其表面力學(xué)性能。為了只加熱工件的表層而不將過多的熱量傳遞到工件中，所用的熱源必須具有較高的能量密度，即每單位面積給予工件較大的熱能，使工件的表層或部分能在短時間內(nèi)或瞬間達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法是火焰淬火和感應(yīng)加熱。常見的熱源有氧乙炔或氧丙烷火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束。化學(xué)熱處理是通過改變工件表面的化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)和性能來進(jìn)行金屬熱處理的過程。化學(xué)熱處理和表面熱處理的區(qū)別在于，前者改變了工件表面的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是在含有碳、鹽或其他合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中對工件進(jìn)行加熱，并長時間保持該溫度，使工件表層滲入碳、氮、硼、鉻等元素。元素滲入后，有時會進(jìn)行淬火和回火等其他熱處理工藝。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮和金屬滲透。熱處理是機械零件和模具制造過程中的重要工序之一。一般來說，它可以確保和提高工件的各種性能，如耐磨性和耐腐蝕性。它還可以改善坯料的顯微組織和應(yīng)力狀態(tài)，便于各種冷熱加工。比如白口鑄鐵可以長時間退火，獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；有了正確的熱處理工藝，齒輪的使用壽命可以比未經(jīng)熱處理的齒輪延長一倍或幾十倍；另外，便宜的碳鋼通過滲入一些合金元素，具有一些高價合金鋼的性能，可以替代一些耐熱鋼和不銹鋼；幾乎所有的工具和模具都需要經(jīng)過熱處理才能使用。
真空法。
因為金屬工件的加熱和冷卻操作需要幾十個甚至幾十個動作才能完成。這些動作是在真空熱處理爐中進(jìn)行的，操作人員無法進(jìn)入，因此對真空熱處理爐的自動化程度要求更高。同時，經(jīng)過加熱、保溫等一些動作后，需要六七個動作才能在15秒內(nèi)完成金屬工件的淬火過程。這樣敏捷的條件下完成許多動作，很容易引起操作人員的緊張，構(gòu)成誤操作。因此，只有高度自動化才能按照程序準(zhǔn)確及時地進(jìn)行協(xié)調(diào)。金屬零件的真空熱處理是在封閉的真空爐中進(jìn)行的，嚴(yán)格的真空密封是眾所周知的。因此，獲得并堅持真空爐原有的氣體泄漏率。為了確保真空爐的真空性能，真空熱處理爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循一個基本原則，即爐體應(yīng)密封焊接，同時爐體上應(yīng)盡可能少開孔或不開孔，并應(yīng)采用或避免動態(tài)密封結(jié)構(gòu)，以盡量減少真空泄漏的機會。安裝在真空爐體上的部件和附件，如水冷電極和熱電偶引出裝置，也必須設(shè)計有密封結(jié)構(gòu)。大多數(shù)加熱和絕緣材料只能在真空下使用。真空熱處理爐的加熱保溫內(nèi)襯是在真空和高溫下工作的，因此對這些材料提出了耐高溫、散熱效果好、導(dǎo)熱系數(shù)小的要求。對抗氧化性要求低。因此，鉭、鎢、鉬和石墨被廣泛用作真空熱處理爐的加熱和隔熱材料。這些材料在大氣中很容易氧化，所以普通熱處理爐無法使用這些加熱保溫材料。水冷裝置:真空熱處理爐的外殼、蓋子、電加熱元件、水冷電極、中間真空隔熱門等部件均在真空和加熱狀態(tài)下工作。在這種不利條件下工作時，必須確保各部件的結(jié)構(gòu)不變形或損壞，真空密封圈不過熱或燒傷。因此，每個部件應(yīng)根據(jù)不同情況配備水冷裝置，以確保真空熱處理爐的正常運行和足夠的使用壽命。采用低電壓大電流:當(dāng)真空容器中的真空空隙在幾托到lxlo-1托的范圍內(nèi)時，真空容器中帶電的導(dǎo)體會在較高的電壓下產(chǎn)生輝光放電。在真空熱處理爐中，會發(fā)生劇烈的電弧放電。
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