金属热处理的发展与应用
一。金属及其使用
众所周知，金属是非常重要的在我们的生活中。金属最重要的产业。所有机器和其他工程建设都使用金属零件。其中一些只包括金属零件。
金属可以分为两大类：
1 .纯金属-或多或少纯粹的化学元素。
2 .合金-材料组成的由一个纯金属加上其他一些元素。
在地球所发现的所有元素中约三分之二是金属，但不是所有的金属可用于工业。这些金属是用于工业被称为工程金属。最重要的工程金属铁（ Fe ） ，其中的形式，合金碳（ C ）和其他因素，认为更多地利用比其他任何金属。金属铁组成的联合与一些其他因素被称为铁质金属;所有其他金属称为非铁金属。最重要的有色金属的铜（ Cu ） ，铝（Al） ，铅（ Pb ） ，锌（ Zn ） ，锡（Sn） ，但所有这些金属的使用远远低于铁质，因为铁质金属更便宜。
如果我们考虑所有的金属所产生的世界冶金行业在一年内为百分之百，我们应看到，生产铁质金属约百分之九十四，生产的铜约百分之二，锌约百分之1.52 ，铝约百分之0.6等 工程中使用的金属行业的形式主要是合金，因为合金的性能优于纯金属的性能。只有铝可能主要用于形式为纯金属。
人们开始使用金属比使用木材和石头迟，但现在金属在工业工业中的重要性已超过这两个旧材料。金属之所以如此重要，是因为它们有有用的属性。金属比木材更强更硬，这就是为什么一些工程建设和设备是不可能的当人们不知道如何生产和如何使用的金属。金属并不像人类使用的第一个工程材料—石头一样脆。强度，硬度，塑性这些性能使金属在工业中显得更加有用。虽然可以找到一些塑性非常好的木材，但塑性不是所有的。只有金属拥有这三个最有用的工程特性的结合。
但是从地壳中得到金属材料远比发现一些石头或者木头要困难的多。这就是为什么人们开始使用金属比石头和木材晚。首批金属的生产比人们开始使用石头和木头要晚。人类首批生产的金属是铜。铁生产的晚些。
不同的金属生产以不同的方式，但几乎所有的金属被发现的形式都是金属矿（铁，铜矿等） 。
矿石是一种矿物组成的金属加上一些杂质。为了得到一种金属从一些金属矿，我们必须分离这些杂质从金属中。这是由冶金完成的。
二。金属的性能
让我们看看为什么金属在人类的活动扮演如此重要的角色。木材和石头都是古老的材料。然而在相当大的范围内已经被金属取代。越来越多地使用金属的原因是可以找到他们的特性。如：强度，即能够支撑重量没有弯曲或断裂的能力;韧性;即在突然打击下的抗弯曲的能力;抗大气腐蚀能力;可塑性，即形成所需的形状的能力。可塑性的金属在压力下会产生永久变形而不断裂。这种属性允许锤打和轧制成薄金属片。
金属可以铸成多样，复杂的形状重量从几盎司到数吨。他们的可塑性，即产生变形而不断裂的能力，使他们安全地使用于所有类型的结构，并允许它们的形成将需要的形状，通过锻造和其他方法。金属也具有重要的性质是可焊接性。所有的工程材料只有金属是真正的可焊接和维修。其他材料用于工程建设，包括玻璃，石材，木材，通常被摧毁时容易处理的结构是切成块,，在放入炉中，再熔化，铸造，并最终使工作在一个新的船舶，桥梁，或锅炉。
所有这一切都代表了显著的综合性能，没有什么等级的材料。一些金属还拥有额外的特殊的性质。其中两个是进行电流传导，并能够得到磁化。选择适当的金属或合金为特定用途的一个重要组成部分的做法是冶金。由于钢和铁的使用量比任何其他金属都多，这是最常见的做法来划分成铁质金属材料，即含铁；和非铁质金属，即那些不含有铁，或只有很小比例的铁。
三。热处理
因为它涉及许多复杂的过程，热处理并不容易描述。金属加工工艺成形或给予外部的
完成，例如轧制，压制，机加工和电镀，但是仅有热处理可以有效改变最终状态形状。
磨削可以使刀刃锋利，但是热处理使得刀刃的边缘坚硬和锋利。
锻造和机械加工可以生产机轴，但是热处理可以给予机轴强度和使得轴颈具有耐磨性。
锤击可以生产螺旋形状的工件，但是热处理能使工件具有弹簧性。
热处理是什么呢?
一般情况下，热处理是控制加热温度和保温时间来生产预测的结果来改变内部组织结构的变化的。金属以外的其他材料，塑料，玻璃和陶瓷，也可以进行热处理。
没有专业术语，来定义可以被理解为焊接，火焰切割，甚至融化，但热处理中的古老冶金意义已跟原子和改进，可以通过改变它们。热处理涉及很少物理变化，只对固态金属应用，熔化金属不应用。
然而，它处理的金属作为固溶体，也就是说，虽然热处理始终保持其基本形状，在金属内部的溶剂晶格中大量原子重新排列。
热处理被执行与金属在他们被赋予某种形状，例如金属板，薄片，棒或者丝。热处理可以成为第一个进程的工序最初形成的金属，也可以是最后的程序之前，直接使用的部分或其纳入一个组成部分，或两者兼而有之。
热处理是一个广泛的术语，包括各种各样方法倾向与软化和硬化。
纯金属与合金，包括铁，铝，铜，镍，铅，铬，锡，钛，钢，黄铜和青铜可进行热处理。
这不是真的，但是，并不是所有的金属和合金，可热软化也可热硬化。热处理通常被误解为只是一个硬化的过程，而且往往误以为只适用于金属热处理硬化。金属可以进行热处理从而硬化工件，但事实并非如此，因为金属是一种合金它可硬化通过热处理。
虽然可以采取多种形式，退火一般用来软化金属。退火经常使用在金属冷加工后，这是对他们进行物理变化，如锤，切割和弯曲。这种机械冷加工可以改变它们的晶体结构，使他们更加强硬。一个简单的例子反复弯曲的回形针或钉，直到它变硬和断裂。
正确的热处理比如退火，使加工硬化后的金属产生在结晶，从而使金属变得较软，韧性更好，更适合于进行切削加工。
钢不仅是最常用的金属，而且也是金属最重要的在其使用后需要热处理。
退火钢
退火指的是一种普通的热处理，它包括加热工件和在适当的温度下保温及随后以适当的速度冷却的一种工艺过程，主要目的是为了降低金属材料的硬度。它还适用于生产所要求的材料的一些其余的性能或者显微组织。退火钢可促进冷加工或机加工，以提高机械或电气性能，或推动的尺寸稳定性。
在实践中，具体的热循环的一个几乎无限种类的使用，以实现各项目标的退火。这些周期可分为几大类，可分为根据温度而钢加热和冷却的方法使用。最高气温可能低于临界温度较低，A1 （临界退火），但低于上临界温度，在亚共析钢A3或在过共析钢（不完全退火） ;或在A3 以上（完全退火） 。
因此，结构得到退火后一碳钢是那些由于在铁渗碳平衡图。即：铁素体和珠光体的亚钢，珠光体中的共析钢，珠光体，二次渗碳体在过共析钢。退火钢的硬度和强度较低，但有非常高的韧性。相结晶的发生在退火细化晶粒，并消除魏氏组织和其他不利的结构钢。
钢的淬火
淬火包括在温度加热到30至50℃以上点的AC3为亚钢或以上的为过共析钢，临界点，直至相变完成，然后以高于临界点以上的速度冷却。碳钢通常在水中淬火，油或其他介质。淬火的淬火不是最终热处理。它必须遵循的回火以降低脆性，减少由淬火引起的应力。和获得所需的力学性能。
工具钢淬火和回火主要是为了提高其硬度，耐磨性和强度，结构钢，以增加其强度和硬度，并获得足够高的塑性和韧性，以及多种机械部件，以提供高耐磨性的好。
亚析钢应加热至30到500℃温度高于点的AC3 。这种由珠光体和铁素体组成的原始组织转变成单一奥氏体，此奥氏体在超过临界冷却速度的条件下冷却即淬火，组织将转变成氏体组织。
过共析钢淬火加热到一定温度以上的在Acm。在此温度下，奥氏体的形成，但一定量的二次渗碳体是保留。淬火后，结构钢包括马氏体和未溶碳化物颗粒，这是非常坚硬的。因此，淬火钢具有高硬度。
加热时间应足以热的工作在其整个横截面，使阶段的相变完成。但不应该这么长时间，它会导致晶粒长大和钢的表面脱碳。
淬火硬化应可能得到马氏体结构，得到的范围内给定截面的工作（有一定的淬透性） ，应该不会造成硬化缺陷：开裂变形，翘曲，高拉伸残余应力的表层。最可取的做法是，以提供高冷却（淬火）率（高于临界淬火率）的温度范围从A1到Ms制止过冷奥氏体分解在珠光体和中间转变区域，以及在Ms到Mf温度范围具有较低的马氏体转变速度。高的冷却速度
. 马氏体温度是不可取的，因为它导致了急剧增加的水平的残余应力，甚至裂纹形成。在同一时间过于缓慢冷却的温度范围内，导致粒子回火的马氏体，并增加了大量残留奥氏体，由于其稳定。这显着降低了钢的硬度。
钢的回火
钢的回火是将淬火或正火后的钢加热到相变温度以下某一温度，并以适当的速度冷却，其目的主要是为了提高钢的塑性和韧性的一种热处理工艺。钢回火的加热硬化后获得特定的值的力学性能和减轻淬火强调，确保尺寸稳定性。通常如下冷却上面临界温度。
一些实证关系已经之间的抗拉强度和硬度的钢这种测量硬度是常用来评价反应钢回火。例如，显示效果回火温度对硬度的一个普通碳素钢在温度为1小时。请注意，室温硬度和强度降低回火温度升高。延性在常温下，作为衡量要么伸长或减少面积，增加回火温度。
扩散的碳和合金元素所必需的形成碳化物的温度和时间依赖性。回火的影响时间对硬度的0.82 ％碳素钢回火在不同温度下显示英寸的变化，硬度大约线性的大部分时间范围时，时间是按对数标度。迅速变化的室温硬度发生在开始锻炼的时间不到10秒。不那么快，但仍大，硬度发生变化的时候表格1日至10分钟，小的变化发生在次从1到2小时。一致性和较少依赖于不同的时间，部分一般锻炼1至2小时。硬度水平的生产周期很短的锻炼，如在上岗锻炼，将是非常敏感的温度都达到的时间和温度。
另一个因素可能会影响性能的钢冷却速度的回火温度。尽管拉伸性能不受影响的冷却速度，韧性（衡量缺口杆冲击试验） ，如果可以减少钢冷却缓慢通过温度范围从375至575℃，特别是钢中含有碳化物形成元素。伸长率和减少地区也可能受到影响
