鋼鐵材料為什麼要熱處理

1. 金屬材料為什麼要進行熱處理

金屬材料在不同熱處理方法後會產生不同的組織結構，其對應的性能也不相內同。有的通過改變鋼的化學成容分來達到目的，如一部分化學熱處理。現代的生產也是為了減少合金的投入，從而降低成本。因為很多合金是稀缺資源，極為昂貴。總之，大多數是為了使金屬更好的滿足使用要求。

2. 為什麼要對鋼進行熱處理有哪些分類方法其依據是什麼

鋼材為什麼要進行熱處理?為了提高鋼材的使用性能，凡是採用兩種法子來解決：一是調整鋼的化學成份，出格是加進某些合金元素，即採用合金化的方式，來使鋼材到達使用性能的要求；另外一種法子是進行鋼的熱處置。由於鋼的性能不僅取決於它的化學成份，還取決於鋼的內部組織結構（金相組織）。而熱處置正是影響鋼的組織的一種工藝。對鋼材進行准確地熱處置，能提高鋼材的性能，使它能夠在各類分歧的條件下使用。事實上，盡年夜大都機械零部件都是經過了熱處置這一工藝進程的。所謂熱處置，就是經由過程加熱、保溫、冷卻的操作方式，來改變鋼的內部組織，以獲得預期的性能（如提高鋼的強度、硬度等）的一種工藝。鋼的熱處置年夜致可以分為普通熱處置和概況熱處置兩種基本類型。普通熱處置的處置方式有：退火、正火、淬火和回火。淬火後又進行回火的熱處置工藝，稱為調質處置。概況熱處置方式有概況淬火及概況化學處置兩種，用來提高工件概況的硬度、耐磨性、抗侵蝕性或其他特殊性能，而工件的心部仍能連結較高的塑性和韌性，如齒輪、發念頭曲軸、鋼軌等，凡是是經過概況熱處置工藝的。概況淬火是哄騙特定的熱源把工件概況加熱至奧氏體，隨即快速冷卻，使其轉變為馬氏體，然落後行低溫回火的處置方式。概況化學處置是把工件置於化學活性介質中，加熱到一定溫度，使鋼的概況層被某種元素滲進的處置方式。經常使用的化學熱處置方式有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬元素等方式。

3. 為什麼要對材料進行熱處理

通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能，其特點是改善工件的內在質量。

為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，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。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。

另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。

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分類及加熱原理

1、表面淬火

通過不同的熱源對工件進行快速加熱，當零件表層溫度達到臨界點以上（此時工件心部溫度處於臨界點以下）時迅速予以冷卻，這樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織。為了達到只加熱工件表層的目的，要求所用熱源具有較高的能量密度。

2、化學熱處理

將工件置於含有活性元素的介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋層，以改變表層的組織和化學成分，從而使零件的表面具有特殊的機械或物理化學性能。通常在進行化學滲的前後均需採用其他合適的熱處理，以便最大限度地發揮滲層的潛力，並達到工件心部與表層在組織結構、性能等的最佳配合。

3、接觸電阻加熱淬火

通過電極將小於5伏的電壓加到工件上，在電極與工件接觸處流過很大的電流，並產生大量的電阻熱，使工件表面加熱到淬火溫度，然後把電極移去，熱量即傳入工件內部而表面迅速冷卻，即達到淬火目的。當處理長工件時，電極不斷向前移動，留在後面的部分不斷淬硬。

4、電解加熱淬火

將工件置於酸、鹼或鹽類水溶液的電解液中，工件接陰極，電解槽接陽極。接通直流電後電解液被電解，在陽極上放出氧，在工件上放出氫。氫圍繞工件形成氣膜，成為一電阻體而產生熱量，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然後斷電，氣膜立即消失，電解液即成為淬冷介質，使工件表面迅速冷卻而淬硬。

4. 大型鑄鋼件為什麼要進行熱處理

鑄鋼件的鑄態組織易產生較嚴重的晶技偏析、組織不均，如鑄件斷面往往表面是細等軸晶內，二層是柱狀晶容，中間是等軸晶，以及魏氏組織和網狀滲碳體，需要通過熱處理（固態重結晶）來消除或減輕其有害影響，鑄鋼件通過熱處理來控制其顯微組織，達到需要的性能。另外由於鑄鋼件的壁厚差異以及結構的影響，同一鑄件各部位具有不同的組織狀態，並產生相當大的殘留應力需要消除，因此，一般閥門鑄鋼件都要求以熱處理狀態供貨。
按加熱和冷卻條件不同，鑄鋼件的主要熱處理方式有退火、正火、均勻化處理、淬火、回火，固溶處理、沉澱硬化、消除應力處理及除氫處理。各種熱處理的主要特點及適用范圍。

由於鑄造組織特點，鑄鋼件的熱處理往往與化學成分相近的鍛鋼或軋材件不盡相同，其特點如下：
①鑄鋼件鑄態組織中，常有粗大枝晶及偏析，熱處理時，其加熱溫度稍高於相近成分的鍛鋼件，其奧氏體化保溫時間也要適當延長；
②某些合金鋼鑄件的鑄態組織偏析嚴重，為消除其對鑄件最終熱處理的影響，需予以均勻化處理；
③鑄鋼件形狀復雜，壁厚相差大，必須考慮截面效應所導致試樣與實際鑄件在組織和性能上的差異；
④鑄鋼件凝固、冷卻後，各部位都有程度不同的鑄造應力。

5. 鋼材為什麼要進行熱處理

鋼材為什麼要進行熱處理?
為了提高鋼材的使用性能，凡是採用兩種法子來解決：一是調整鋼的化學成份，出格是加進某些合金元素，即採用合金化的方式，來使鋼材到達使用性能的要求；另外一種法子是進行鋼的熱處置。由於鋼的性能不僅取決於它的化學成份，還取決於鋼的內部組織結構（金相組織）。而熱處置正是影響鋼的組織的一種工藝。對鋼材進行准確地熱處置，能提高鋼材的性能，使它能夠在各類分歧的條件下使用。
所謂熱處置，就是經由過程加熱、保溫、冷卻的操作方式，來改變鋼的內部組織，以獲得預期的性能（如提高鋼的強度、硬度等）的一種工藝。鋼的熱處置年夜致可以分為普通熱處置和概況熱處置兩種基本類型。普通熱處置的處置方式有：退火、正火、淬火和回火。淬火後又進行回火的熱處置工藝，稱為調質處置。概況熱處置方式有概況淬火及概況化學處置兩種，用來提高工件概況的硬度、耐磨性、抗侵蝕性或其他特殊性能，而工件的心部仍能連結較高的塑性和韌性，如齒輪、發念頭曲軸、鋼軌等，凡是是經過概況熱處置工藝的。
概況淬火是哄騙特定的熱源把工件概況加熱至奧氏體，隨即快速冷卻，使其轉變為馬氏體，然落後行低溫回火的處置方式。概況化學處置是把工件置於化學活性介質中，加熱到一定溫度，使鋼的概況層被某種元素滲進的處置方式。經常使用的化學熱處置方式有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬元素等方式。

6. 鋼件為什麼能進行各種各樣的熱處理

鋼能進行熱處理強化，是由於鋼在固態下具有相變，在固態下不發生相變的內純金屬或合金則不能用熱處理容方法強化。

熱處理的特點是改變零件或者毛坯的內部組織，而不改變其形狀和尺寸。能進行熱處理強化的材料必須滿足：

1、有固態相變；

2、經冷加工使組織結構處於熱力學不穩定狀態；

3、表面能被活性介質的原子滲入從而改變表面化學成分。

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金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬採用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。

鋼鐵是工業上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然後以適當的速度冷卻，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

7. 為什麼要對鋼件進行熱處理

通過熱處理可以改變鋼的組織結構，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著版提高鋼的機械性能權，延長機器零件的使用壽命。恰當的熱處理工藝可以消除鑄、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細化晶粒、消除偏析、降低內應力，使鋼的組織和性能更加均勻。

8. 鋼材熱處理的目的

淬火鋼之所以具有良好的使用性能，熱處理是不可避免的工序，淬火鋼常版見的熱處理工藝包括權退火，淬火，回火。退火是在在切削加工之前，目的是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力。淬火、回火是一起的，淬火後直接回火，在精加工之前進行，淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為後道熱處理作好准備等。回火的目的主要是：消除鋼件在淬火時所產生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，並具有所需要的塑性和韌性等。
經過熱處理之後，工件的硬度一般在HRC45以上，有的甚至達到HRC60以上，不同的工件，工作性質不同，故熱處理後的硬度也不同，如汽車變速箱齒輪熱處理後的硬度一般在HRC58-63之間，回轉支承軸承熱處理後的硬度在HRC47-55之間，滾珠絲杠熱處理後的硬度一般在HRC60-62之間。

9. 為什麼要熱處理

【進行熱處理的原因】總的來說，人類對金屬的使用就離不開熱處理。現陳述如下：
1、在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識。早在公元前770至前222年，中國人在生產實踐中就已發現，鋼鐵的性能會因溫度和加壓變形的影響而變化。
2、公元前六世紀，鋼鐵兵器逐漸被採用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發展。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，說明是經過淬火的。
3、隨著淬火技術的發展，人們逐漸發現淬冷劑對淬火質量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陝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。這說明中國在古代就注意到不同水質的冷卻能力了，同時也注意了油和水的冷卻能力。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，說明已應用了滲碳工藝。
4、1863年，英國金相學家和地質學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，內部會發生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉變為一種較硬的相。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，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。
5、二十世紀以來，金屬物理的發展和其他新技術的移植應用，使金屬熱處理工藝得到更大發展。

【熱處理】是指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。