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金属热处理工艺的原理分析

  将压力加工变形与热处理效果相结合,使工件获得较好的强度和韧性的方法称为热机械加工;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,使工件不氧化脱碳,处理后保持表面清洁,增加工件性能,采用渗透剂进行化学热处理。表面热处理只是对工件表面进行加热并改变其机械性能的一种金属热处理工艺。

  为了只加热工件表面,不让过多的热量进入工件,所使用的热源需要有较高的能量密度,即在单位面积内向工件提供大量的热量,使工件表面或部分在短时间内达到高温。表面热处理方法主要有火焰淬火和感应热处理。常用的热源有氧乙炔或氧丙烷火焰、感应电流、激光和电子束。

  化学热处理是通过改变工件表面的化学成分、组织和性能来进行金属热处理的过程。化学热处理与表面热处理的区别在于工件表层的化学成分变化较晚。

  化学热处理是将工件在含有碳、氮或其他合金元素(气、液、固)的介质中加热较长时间,使工件表面渗入碳、氮、硼、铬等元素。元素渗入后,有时会进行其他热处理工艺,如淬火和回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗碳、渗氮和金属化。

  热处理是机械零件和工具制造过程中的重要工序之一。一般情况下,它可以增加工件的性能。坯料的结构和应力状态也可以优化,以便于冷加工和热加工。

  例如,可锻铸铁可以通过对金属进行长期退火处理来增加塑性。通过适当的热处理工艺,齿轮的使用寿命可比未经热处理的齿轮增加数倍或数十倍;

  另外,成本较低的碳钢通过渗入一些合金元素,具有合金钢的一些性能,可以替代一些耐热钢和不锈钢;工具和模具需要经过金属热处理后才能使用。