金属热处理

1、热处理简介

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨性、耐蚀性等，还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利用进行各种冷、热加工。例如，白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理齿轮成倍或几十倍的提高；廉价的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些合金钢性能，可以部分代替耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件的表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般是肉眼不能看到的，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。

我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代生铁炒熟工艺，如下图所示。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。

生铁炒熟

2、热处理历史

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐被人们所认识。早在商代，就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物。公元前770年，我国人民在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。公元前6世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺得到迅速发展。河北省易县出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过了淬火。

1863年，英国金相学家展示了钢铁在显微镜下的几种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在冷却时转变为一种较硬的相。法国人确立的铁的同素异构体理论，英国人最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。

20世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的应用，使金属热处理工艺得到更大的发展。

下图为热处理现场。

热处理现场