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第一章 热处理专业基础知识 第一节 金属材料的性能简介 ★使用性能 ★工艺性能 ★经济性能 ★环境性能 工艺性能: 材料的可加工性。常用的加工工艺有： ①铸造：将液态材料（如金属、塑料等）注入模具中的成型方法。加热 ②焊接:将分离的部件连接到一起的成型方法。加热 ③热处理: 通过对材料加热(加热温度通常在熔点以下)、保温和冷却来调整其性能的工艺方法。 ④粉末冶金：将材料粉末压制、烧结成固体。加热 ⑤塑性加工：利用材料的延展性, 在外力(如、锻、拉、挤、轧、弯)作用下将固态材料加工成型的方法。加热 ⑥机械加工: 采用切削加工（如车、铣、钳、刨、镗、磨等）使固态材料成型。 扩散与温度的关系 在固体中，原子或分子的迁移只能靠扩散来进行。物质内部的原子依靠热运动，发生原子迁移。大量的原子迁移造成物质的宏观流动称做扩散。扩散是物质中原子（或分子）的迁移现象，是物质传输的一种形式。 扩散系数与温度之间的关系： D=D0e－ΔE/kT 塑性变形对材料组织性能的影响 显微组织的变化 晶粒拉长，纤维状组织 形变织构 当变形量很大时，各个晶粒在空间取向上将呈现出一定程度的一致性，晶粒呈择优取向，形变金属中的这种组织状态称为形变织构。 塑性变形对金属力学性能的影响（加工硬化） 随着变形程度的增加，金属的强度、硬度显著提高，而塑性、韧性则显著下降，这种现象称为加工硬化或冷作强化。 利：提高强度、使变形均匀； 弊：耗费能源、使继续变形困难、需要增加中间退火。 残余应力 金属在塑性变形时，外力所做的功除大部分转化为热之外，由于金属内部的转变不均匀以及存在点阵畸变，这使得有一小部分能量以畸变能的形式储存在形变金属内，称为储存能，表现为材料的残余应力。 残余应力对金属的性能的影响：利？害？ 加热对变形材料组织性能的影响 如果温度升高，使金属原子获得足够的活力，则冷变形金属就会由亚稳状态向稳态转变，并发生一系列组织和性能的变化。这种转变可分为三个过程，即回复、再结晶和晶粒长大。 回复退火 回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前，所产生的某些亚结构和性能变化的过程。在回复过程中，由于温度的升高，在内应力的作用下将发生局部塑性变形，金属的屈服强度下降，残余应力将得到部分消除，所以，冷变形金属进行回复过程的退火称为去应力退火，它具有即降低金属残余应力又保持加工硬化性能的作用。 再结晶退火 再结晶退火是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。 再结晶退火加热温度：0·4Tm 金属的热加工 工业生产中，钢材和许多零件的毛坯都是在加热至高温后经压力加工而制成的。 冷塑性变形引起的加工硬化，可以通过加热发生再结晶来加以消除。如果钢在再结晶温度以上进行加工，塑性变形引起的加工硬化便可以立即被再结晶过程所消除。因此，在再结晶温度以上的加工称为热加工。反之，在再结晶温度以下的加工称为冷加工。 金属热加工的主要优点是容易变形，且变形量大，即使是脆性材料也较容易加工。但由于金属表面发生氧化，所以热加工比冷加工产品表面的粗糙度和尺寸精度都要差。一般，冷加工适合于厚度较小，而且尺寸精度和粗糙度要求较高的场合。厚度较大和变形量较大的工件则需要进行热加工。 第三节 钢的热处理技术 一、热处理的基本要素 三大要素：加热、保温、冷却。决定材料热处理后的组织和性能。 加热：不同材料的加热温度不同。如钢：500－1300℃ 保温：保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。 冷却：钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。 二、热处理的基本类型 根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变化特点的不同，热处理可以分为下列几类： 普通热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 表面热处理：包括感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、渗碳、氮化和碳氮共渗等。 其它热处理：包括可控气氛热处理、真空热处理和形变热处理等。 按热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，分为预备热处理和最终热处理