熱處理論文范文

畢業(yè)論文（設計）論文（設計）題目：金屬的熱處理姓名: 學號: 院系：年級：指導教師: 年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1ABSTRACT 21.背景簡介 錯誤!未定義書簽。文獻綜述 4\o"CurrentDocument"2.1金屬材料的性能 4金屬材料的性能分為使用性能和工藝性能 42.1.2金屬的硬度 42.1.3金屬材料的沖擊韌度 42.1.4金屬材料的疲勞強度 4\o"CurrentDocument"2.2金屬的結晶和合金的構造 42.2.1金屬的結晶過程和同素異晶轉變 4\o"CurrentDocument"2.2.2合金的相結構 4\o"CurrentDocument"2.3金屬材料強化的機理及基本途徑 5\o"CurrentDocument"2.3.1金屬圍觀強化機構的分類 52.3.2工藝方法 5技術路線 6\o"CurrentDocument"3.1退火 63.1.1完全退火 6\o"CurrentDocument"3.1.2低溫退火 6\o"CurrentDocument"3.2正火 6\o"CurrentDocument"3.2.1普通正火 63.2.2等溫正火 63.2.3水冷正火 6\o"CurrentDocument"3.3淬火 7\o"CurrentDocument"3.3.1完全淬火 7\o"CurrentDocument"3.3.2不完全退火 7\o"CurrentDocument"3.4回火 7\o"CurrentDocument"3.4.1低溫回火 8\o"CurrentDocument"3.4.2中溫回火 8\o"CurrentDocument"3.4.3高溫回火 8結論 9\o"CurrentDocument"參考文獻 10致謝 11摘要在人類的整個發(fā)展歷程中，金屬幾乎是和社會息息相關的?，F(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钏玫母鞣N設備大部分都是金屬，想要符合社會的發(fā)展，就必須對材料進行熱處理。通過不同的工藝處理得到我們所需的性能不同的金屬材料，對我們整個世界都產(chǎn)生了深遠的影響，小到我們縫衣服用的針、掏耳勺，大到飛機、火箭都離不開金屬。因此熱處理對材料的重要性不言而喻，我們雖然是世界上最早對金屬進行冶煉的國家，但現(xiàn)在由于種種原因，我們在金屬制造方面還是與歐美等發(fā)達國家存在較大的差距。我們大學生時祖國的未來，希望我們可以奮發(fā)圖強，將來做祖國的棟梁之才。關鍵詞：金屬的性能；熱處理ABSTRACTThroughoutthedevelopmentofhumanhistory,themetalisalmostandsocietyarecloselyrelatedtothe.Nowallkindsofequipmentusedinourdailylifeismostlymetal,wanttoaccordwiththedevelopmentofsociety,itmustcarryontheheattreatmentofmaterials.Getthemetalmaterialpropertiesweneeddifferentbydifferentprocess,haveaprofoundinfluenceonourwholeworld,smalltoneedle,wetaketheearpicksewing,totheaircraft,therocketcannotdowithoutmetal.Therefore,heattreatmentofmaterialimportanceself-evident,althoughweareoneoftheearliestmetalsmeltinginthecountry,butnowduetovariousreasons,weinthemetalmanufacturingorinEuropeandAmericaandotherdevelopedcountriesthereisabiggap.Thefutureofthemotherlandwecollegestudents,Ihopewecanmakeeffortstodointhefutureofthemotherland,amanoftremendouspromise.Keywords：Theperformanceofmetal,heattreatment第1章背景簡介自二十世紀以來，金屬物理的發(fā)展和其他新技術的移植應用，使金屬熱處理工藝得到很大發(fā)展。其中比較有代表性的是1901?1925年,在工業(yè)生產(chǎn)中應用轉筒爐進行氣體滲碳；30年代出現(xiàn)露點電位差計，使爐內(nèi)氣氛的碳勢達到可控,以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法；60年代,熱處理技術運用了等離子場的作用,發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術的應用,又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。熱處理是機械工業(yè)的一項重要基礎技術,通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機械零件和工模具都是要經(jīng)過熱處理的,而且,只要選材合適,熱處理得當,就能使機械零件和工模具的使用壽命成倍、甚至十幾倍的提高,實現(xiàn)“搞好熱處理,零件一頂幾”的目標,收到事半功倍的效果。熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力,提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,節(jié)約材料,減少能耗,延長產(chǎn)品的使用壽命,提高經(jīng)濟效益都具有十分重要的意義。建國以來,我國的熱處理技術有了很大的發(fā)展,現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)廠點一萬余家,職工15萬人,專業(yè)科技人員約1000余人,熱處理加熱設備11萬臺,年生產(chǎn)能力660萬噸鋼件,年產(chǎn)值約50億元,全員勞動生產(chǎn)率約3萬元/人年。目前我國在熱處理的基礎理論研究和某些熱處理新工藝、新技術研究方面,與工業(yè)發(fā)達國家的差距不大,但在熱處理生產(chǎn)工藝水平和熱處理設備方面卻存在著較大的差距,還沒有完全扭轉熱處理生產(chǎn)工藝和熱處理設備落后、工件氧化脫碳嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、能耗大、成本高、污染嚴重的局面。為促進我國熱處理技術的發(fā)展,我們應全面了解熱處理技術的現(xiàn)狀和水平,掌握其發(fā)展趨勢,大力發(fā)展先進的熱處理新技術、新工藝、新材料、新設備,用高新技術改造傳統(tǒng)的熱處理技術,實現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn)”,力爭到2020年時達到工業(yè)發(fā)達國家八十年代中期的水平。第2章文獻綜述2.1金屬材料的性能2.1.1金屬材料的性能分為使用性能和工藝性能使用性能：是金屬材料在使用時所表現(xiàn)出的性能，包括物理性能、化學性能和力學性能等。工藝性能：是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應能力，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等。金屬的硬度硬度是材料局部抵抗其他更硬物質(zhì)壓入其表面的能力。它不僅抵抗塑性變形，還要抵抗彈性變形。它是衡量材料軟硬程度的重要指標。硬度越高，材料的耐磨性越好。金屬材料的沖擊韌度金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌度。許多機械零件在工作中往往要受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷、鍛錘桿、沖模、鍛模等。制造此類零件所用材料必須考慮其抗沖擊載荷能力。金屬材料的疲勞強度彈簧、曲軸、齒輪等機械零件在工作過程中所承受載荷的大小、方向隨時間變化做周期性變化，在金屬材料內(nèi)部就會引起應力發(fā)生周期性的波動。此時，由于所承受的載荷為交變載荷，零件承受的應力雖然低于材料的屈服強度，但經(jīng)過長時問的工作后，仍會產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂，這就叫做疲勞斷裂[1]。2.2金屬的結晶和合金的構造金屬的結晶過程和同素異晶轉變金屬結晶過程：一、金屬的結昌過程液態(tài)金屬冷卻到凝固溫度時，原子由無序狀態(tài)轉變?yōu)榘匆欢ǖ膸缀涡螤钭饔行虻呐帕?。金屬的這種由液體轉變?yōu)榫w的現(xiàn)象叫做結晶。液態(tài)金屬的結晶過程就是凝固過程，大致可分為兩個階段：即晶核（結晶中心）的形成和晶核的成長。晶核的澎成，一方面可能是由于液態(tài)金屬中有一些原子自發(fā)的聚集在一起。按金屬晶體的固有規(guī)律排列起來而形成，這叫做自發(fā)晶繭；另一方面也可能是電量液態(tài)金屬中一些外來的微細固態(tài)質(zhì)點而形成，這叫做外來晶核。這兩種結晶全都是結晶過程中晶核發(fā)展和生長的基礎[2]。合金的相結構固體物質(zhì)一般分為晶體和非晶體，晶體原子一般呈周期性有規(guī)則的排列，而非晶體的原子一般不規(guī)則雜亂排列。金屬材料通常都是晶體，為了便于分析晶體中原子的排列規(guī)律，通常用假想的線條將各原子中心連接起來，使之構成一個空間格架，這種三維的空間格架，稱作“晶格”（或稱空間點陣）取晶格中一個最基本的幾何單元來表明原子排列的規(guī)律性，這個最小的幾何單元，稱為“晶胞”。常見的三種晶體結構：體心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格[3]。2.3金屬材料強化的機理及基本途徑金屬圍觀強化機構的分類以鋼鐵材料為例，其強化機理可分為晶界強化、固溶強化、位錯強化、沉淀和彌散強化、相變強化、Spindal（調(diào)幅分解和有序化強化七類。實際強化大多為復合作用的結果，要嚴格地孤立出來討論是困難的，且絕大部分鋼種的強化增量至今尚不能定量計算，故只能對強化機理的基本特點和本質(zhì)有大致的了解。工藝方法基于晶界強化的機理，在熱處理工藝方法上采用超細化熱處理工藝，即細化奧氏體晶?；蛱蓟锵?，使晶粒度細化到10級以上。由于超細化作用，使晶界面積增加，從而對金屬塑性變形的抗力增加，反映在機械性能方面其金屬強韌性大為提高。如奧氏體晶粒細化10級以上，強韌性大為提高，其方法有3種：（1）利用極高加熱速度的能源進行快速加熱（2）利用奧氏體的遞轉變（3）采用兩相區(qū)交替加熱淬火法[4]。第3章技術路線退火完全退火將偏離平衡狀態(tài)的金屬加熱至較高溫度，保持一定時間然后緩慢冷卻，以得到接近于平衡狀態(tài)組織的各種工藝方法統(tǒng)稱為退火。退火的目的在于均勻化學成分、改善力學性能及工藝性能、消除或減小內(nèi)應力，并為零件最終熱處理準備合適的內(nèi)部組織。鋼的退火工藝種類很多，按加熱溫度可分為兩大類：①臨界溫度（A或A）以上的退火（相變重結晶退火），包括完c1c3全退火、不完全退火、晶粒粗化退火、均勻化退火和球化退火等；②臨界溫度以下的退火，包括軟化退火、再結晶退火及去應力退火等。將亞共析鋼加熱到A以上的溫度，并在此保溫足夠時間，完成奧氏體化并使成分基c3本均勻之后緩慢冷卻（控速冷卻、爐冷、埋于砂或耐火土粉中）至600°C左右出爐空冷，以得到鐵素體及珠光體組織的熱處理工藝，成為完全退火。低溫退火將鋼件加熱到略低于A的溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處c1理工藝稱為低溫退火，低溫退火由于沒有重結晶過程，所以不能使鋼的晶粒和組織細化，但卻能消除或降低鋼中的內(nèi)應力，降低硬度，從而改善切削加工性能。低溫退火加熱時間短，成本低，而且鋼材表面氧化脫碳損失較少，所以在某些情況下可以取代完全退火或不完全退火。再結晶退火、中間退火（軟化退火）、去應力退火等皆屬于低溫退火范疇。正火普通正火亞共析鋼加熱到Ac3+（30?50°C）,共析鋼和過共析鋼加熱到 A+Cm（30°?50°），均溫后在空氣中冷卻，得到珠光體組織的熱處理工藝，成為普通正火。低碳鋼正火后，可得到較細的片狀珠光體，硬度較退火略高，利于切削加工。由于所得鐵素體晶粒較細，鋼的韌性較好，可以保證較好的力學性能組合。等溫正火等溫正火是將普通碳鋼材加熱奧氏體化，加熱溫度及保溫時間與普通正火相同。保溫完了后鋼材冷至某一溫度并等溫保持，使過冷奧氏體在此溫度范圍內(nèi)轉變完畢，得到較細（相對于等溫退火而言）的珠光體組織，然后空冷，以獲得較好的加工性能和力學性能的熱處理工藝。水冷正火含碳量極低的大型鑄鋼件用水冷代替空冷進行正火，可以得到較少量的鐵素體及較細較多數(shù)量的珠光體組織，而使強度塑性等均得到改善。水冷正火還常用于高碳鋼球化退火之前，可更有效地抑制滲碳體網(wǎng)的形成，獲得均勻一致的組織，以穩(wěn)定球化質(zhì)量和獲得更細小、更均勻分布的碳化物。水冷正火時鋼材的加熱溫度與保溫時間與普通正火相同。淬火淬火是將鋼或合金加熱到一定溫度，保溫適當?shù)臅r間獲得相應的高溫相，然后快速冷卻，以獲得遠離平衡狀態(tài)的不穩(wěn)定組織的熱處理工藝總稱。淬火是使鋼或合金強化的主要工藝（或工序）。鋼件淬火主要是為了獲得馬氏體組織，以便在適當溫度的回火后具有所需要的力學性能組合。合金淬火則是為了得到單一均勻的固溶體，為下工序的時效強化或形變加工做好組織上的準備。鋼的淬火工藝種類很多，可根據(jù)加熱溫度、加熱方式、加熱介質(zhì)以及冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，可分為以下幾種。按加熱溫度的不同可分為：完全淬火、不完全淬火、亞共析鋼的亞溫淬火（臨界區(qū)淬火）、低溫（低于臨界溫度）淬火等。完全淬火將亞共析鋼加熱到A以上溫度保溫以后大于臨界冷卻速度的冷卻速度c3急速冷卻，得到馬氏體組織，以提高強度、硬度及耐磨性的熱處理稱為完全淬火。不完全退火國共析鋼以及共析鋼加熱到某一溫度，保溫后急速冷卻的熱處理工藝成為不完全淬火，不完全淬火有以下有點：淬火加熱溫度低，保留了一定數(shù)量未溶的顆粒狀碳化物，使鋼在淬火后具有最高的硬度和耐磨性。由于加熱溫度低，使奧氏體含碳及合金元素數(shù)量不致過高，保證淬火后殘余奧氏體數(shù)量不致過多，有利于提高硬度及耐磨性。加熱溫度低，奧氏體晶粒細小，淬火后可獲得較優(yōu)的力學性能。不完全淬火主要用于碳素工具鋼及低合金工具鋼回火將淬火后的鋼，在A以下加熱、保溫后冷卻下來的熱處理工藝?；鼗鹗菍1淬火鋼加熱到奧氏體轉變溫度以下，保溫1到2小時后冷卻的工藝?；鼗鹜桥c淬火相伴，并且是熱處理的最后一道工序。經(jīng)過回火，鋼的組織趨于穩(wěn)定，淬火鋼的脆性降低，韌性與塑性提高，消除或者減少淬火應力，穩(wěn)定鋼的形狀與尺寸，防止淬火零件變形和開裂，高溫回火還可以改善切削加工性能?；鼗鹗枪ぜ阌埠蠹訜岬紸C1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。低溫回火回火溫度范圍為150-250攝氏度，回火后的組織為回火馬氏體。鋼具有高硬度和高耐磨性，但內(nèi)應力和脆性降低。主要應用于高碳鋼和高碳合金鋼制造的工具模和滾動軸承，以及經(jīng)滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為58-64HRC。中溫回火中溫回火常在250?500°C溫度范圍內(nèi)進行，主要用途是對淬火后的各種彈簧及鍛?；鼗稹Ｆ淠康氖菫榱双@得較高的彈性極限和屈服點，同時使塑性及韌性得到改善。高溫回火高溫回火常在500?650C區(qū)間進行，多應用于結構鋼制造的工件。其目的主要是在降低強度、硬度及耐磨性的情況下大幅度提高塑性及韌性，以便得到良好的綜合力學性能。含Cr、Mo、W、V、Ti等元素較多的合金鋼（結構鋼及工具鋼）在高溫回火過程常因析出彌散分布的特殊碳化物而產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象，而使硬度略有升高。淬透性較大或截面較小的工件，正火后硬度可能偏高而塑性偏低，也需進行高溫回火以改善之［5］。第4章結論金屬材料之所以獲得如此廣泛的應用，不僅是因為冶煉鑄鐵和鋼的鐵礦石