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    金屬熱處理

    來(lái)源: 時(shí)間:2013-07-17

           金屬熱處理
           金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度,并在此溫度在保持一定時(shí)間后,又以不同速度冷卻的一種工藝。
           金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一,與其它加工工藝相比,熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,而是通過(guò)改變工件內部的顯微組織,或改變工件表面的化學(xué)成分,賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內在質(zhì)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(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,除合理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。鋼鐵是機械工業(yè)中應用最廣的材料,鋼鐵顯微組織復雜,可以通過(guò)熱處理予以控制,所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外,鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也可以通過(guò)熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能,以獲得不同的使用性能。
           在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中,熱處理的作用逐漸為人們所認知。早在公元前770~前222年,中國人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現,銅鐵的性能會(huì )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制造農具的重要工藝。
           公元前六世紀,鋼鐵兵器逐漸被采用,為了提高鋼的硬度,淬火工藝逐漸得到迅速發(fā)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(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的。
           隨著(zhù)淬火技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸發(fā)現淬冷劑對淬火質(zhì)量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀,相傳是派人到成都取水淬火的。這說(shuō)明中國在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了,同時(shí)也注意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%,而表面含碳量卻達0.6%以上,說(shuō)明已應用了滲碳工藝。但當時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密,不肯外傳,因而發(fā)展很慢。
           1863年,英國金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,證明了鋼在加熱和冷卻時(shí),內部會(huì )發(fā)生組織改變,鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉變?yōu)橐环N較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論,以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖,為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎。與此同時(shí),人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對金屬的保護方法,以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等。
           1850~1880年,對于應用各種氣體(諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護加熱曾有一系列專(zhuān)利。1889~1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專(zhuān)利。
           二十世紀以來(lái),金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應用,使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著(zhù)的進(jìn)展是1901~1925年,在工業(yè)生產(chǎn)中應用轉筒爐進(jìn)行氣體滲碳;30年代出現露點(diǎn)電位差計,使爐內氣氛的碳勢達到可控,以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內氣氛碳勢的方法;60年代,熱處理技術(shù)運用了等離子場(chǎng)的作用,發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝;激光、電子束技術(shù)的應用,又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。
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