热处理工艺-解释
通过应用称为热处理的制造工艺，可以增强或模制金属或合金的机械性能以满足我们所需的要求。在制造过程的不同阶段采用热处理以获得所需的特性。它可用于使试样具有机械强度或硬度。如果在受控气氛下进行，它可以使试样更具延展性和延展性。有时，焊接或锻造等金属加工会导致试样改变其性能，因此，可以使用热处理将试样的性能恢复到加工前的状态。
在改变金属或合金的机械性能时，一个重要的考虑因素是应该在不同的首选性能之间做出折衷。通常，增强一个属性会导致另一个理想属性的丢失。例如，使试样更坚固或更硬会导致延展性损失，结果材料会变得更脆。同样，消除应力将使材料更具延展性但强度降低。
热处理工艺——工作
金属及其合金具有晶体结构，由称为晶格的小单元组成。这些晶格生长形成晶粒。这些晶粒的方向和尺寸对材料的机械和物理性能至关重要。较小的晶粒尺寸会产生更具弹性、更坚固和更坚韧的试样，而较大的晶粒尺寸将导致具有较低抗拉强度的延展性材料。因此，控制制造过程的环境可以使我们能够控制晶粒的生长，从而控制我们材料的特性。这种操作可以通过热处理过程来完成，该过程涉及将金属或合金的样品加热到极端温度，有时高达 2400F，但通常低于其熔点。然后将该加热的材料在该高温下保持一段时间并使其冷却。因此，仔细监控和控制热处理过程可以产生具有理想特性的材料。
热处理工艺——阶段
为了获得所需的性能，必须仔细进行热处理过程。控制热处理过程成功与否的参数是过程中涉及的三个阶段。
- 加热
- 浸泡
- 冷却
一、加热：
热处理过程的第一阶段是将材料加热到特定的高温。加热过程很重要，因为它会导致材料的微观结构发生变化，从而导致性能发生变化。加热必须缓慢而逐渐地进行，以消除材料样品上的任何温度梯度。如果快速执行，晶格中会出现热冲击，使其变脆并容易失效。加热要求取决于几个因素，并且因样品而异。影响加热温度的一些因素是：
- 材料的电导率：材料的电导率越高，传热越快。
- 材料的现有状况：经过预加工（如焊接或锻造）的试样将具有增强的热应力，因此需要较慢的加热。
- 试样的几何形状：不规则横截面的试样比小的或规则的几何形状试样需要更慢的冷却。
二、浸泡：
热处理过程的下一个阶段是均热阶段。这涉及将加热的样品在高温下保持一段时间。浸泡阶段对材料的最终机械性能至关重要，因为在此阶段，内部晶格和晶粒形成最终形状。结晶金属或合金的微观结构根据材料被允许浸泡的时间而增长。
均热时间还取决于经受热处理过程的材料的几何形状。具有较大横截面的材料需要较长的浸泡时间，以使热量在整个晶格中扩散。相反，面积较小、几何形状规则的材料不需要长时间浸泡。
三、冷却：
金属或合金热处理的下一个也是最后一个阶段是将加热的材料恢复到正常室温。这一步对材料的最终性能也很重要，应该小心进行。冷却速率决定了最终产品的硬度、强度和延展性。如果快速执行，可以获得更硬和更强的材料，但延展性会受到影响。然而，较慢的冷却速率可以提供延展性材料，但强度处于较低水平。
另一个重要的考虑因素是冷却介质。冷却可以通过引入油、水或盐水等冷却介质来实现，也可以通过气流的作用来实现。除了所需的最终性能外，冷却介质的选择还取决于经受热处理过程的材料类型。不适当的冷却介质会导致材料翘曲和开裂。因此，在为您的材料选择冷却剂之前，应该进行广泛的研究。
热处理工艺——技术
控制上述阶段可以导致不同的性能，从而获得具有理想性能的材料，有以下提到的各种热处理技术：
- 退火
退火是通常在高于结晶温度的温度下进行的热处理过程，然后通常通过空气以慢速冷却。当需要金属或合金的延展性并且要降低其硬度时，通常优选该方法。这为冷加工准备了金属或其合金。此外，冷加工产生的应力和位错可以通过使用退火技术的热处理来去除。
进行退火时，首先通过加热超过晶体的结晶温度来破坏现有的晶格和晶粒结构，然后使细晶粒结构逐渐生长。因此，去除任何位错并提高其延展性。 - 表面硬化
表面硬化是另一种用于提高金属或合金硬度的热处理工艺技术。与其他热处理工艺相比，该技术仅在保持核心机械性能不变的情况下硬化材料的外表面。这种技术具有成本效益，有时比其他热处理方法更受欢迎，因为它提供了一个硬化的外部，核心的延展性完好无损。
表面硬化是通过加热到高温完成的，然后浸泡，但冷却速度很快。这种淬火技术不允许内部晶体结构通过突然冷却来改变它们的微观结构。快速冷却可以通过在水或油等冷却介质中使用淬火来实现。 - 回火
有时，在材料通过淬火和快速冷却硬化后，使用另一种热处理技术来降低材料的硬度以增强其韧性。硬化过程会导致材料变脆，这有时是不希望的特性，并且会阻碍材料的实用性。因此，回火用于降低硬度和脆性，以增强试样的延展性。
回火通常通过将淬火材料重新加热到通常低于临界温度的温度来完成。然后让这种加热的材料空气冷却。结果，硬度降低了一点，使材料更具延展性和脆性。 - 通过硬化
穿透硬化类似于表面硬化，因为它提高了材料的硬度。然而，与表面硬化相比，这种热处理工艺会硬化整个样品的材料，而不仅仅是外部。
热处理工艺——规格
通常，在进行热处理过程时，加工技术不足以完全了解产品。需要某些规范才能正确理解所需的最终性能。这些规格是：
- 表面硬化：
通常，在进行表面硬化热处理工艺时，有两种规格，即有效表面深度和总表面深度。
对于热处理后较薄的外壳，使用有效的外壳深度规格。他们提到了碳从表面扩散的深度。对于较厚的外壳，指定总外壳深度。它测量从外部到表壳的距离并表示硬度等级。这些硬度等级通常以洛氏硬度 B (HRB) 表示。 - 通过硬化
通过硬化通常由硬度水平指定。这些水平通常表示为公差范围，因为在几何形状中很难改变硬度的统一水平。它利用洛氏硬度标度 C (HRC) 来获取硬度等级。 - 退火
退火也由洛氏硬度标度 C (HRC) 规定。