熱處理

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采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(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。

加熱

加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。

金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒有保溫時(shí)間或保溫時(shí)間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。

冷卻

也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。

熱處理技術(shù)

熱處理技術(shù)是金屬材料在加工過(guò)程中為改善其機(jī)械性能所采取的處理技術(shù)。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)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。一個(gè)不當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，將使產(chǎn)品在制程中使前面所作的加工處理全成為泡影，無(wú)形間降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)力及質(zhì)量并且提高制造的成本，相對(duì)地也降低產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，有鑒以此我們介紹幾種現(xiàn)代熱處理技術(shù)供大家參考應(yīng)用。

1、真空熱處理技術(shù)  方法：真空熱處理將為金屬工件置于已抽真空的容器中，然后依所需之目的進(jìn)行各種反復(fù)加熱、冷卻操作的一種技術(shù)。用途或優(yōu)點(diǎn)：工件表面為光輝面、工件變形小、工件不會(huì)被氧化及脫碳或滲碳、無(wú)腐蝕和公害問(wèn)題、質(zhì)量穩(wěn)定等，適合于工具或模具之熱處理，為未來(lái)熱處理技術(shù)的主流。

2、零下處理技術(shù)  方法：零下處理是將金屬工件置于零度低溫的環(huán)境中，迫使金屬工件改變材料性能的一種熱處理法，傳統(tǒng)的零下處理通常是在鋼鐵材料作淬火處理后施行，以有效降低殘留奧斯田鐵含量，可以使鋼鐵材料尺寸穩(wěn)定性及提高耐磨耗特性，尤其是高碳含量的工具鋼材，效果最好。用途或優(yōu)點(diǎn)：零下處理的應(yīng)用將應(yīng)用到超硬合金及銅合金等非鐵類金屬，以改善工件內(nèi)部應(yīng)用殘留的問(wèn)題，以提升工件的壽命為原來(lái)的兩倍以上。

3、離子氮化技術(shù)  方法：先將金屬工件置于真空容器中，再通入氮?dú)?，將容器本身?dāng)作陽(yáng)極、工件當(dāng)作陰極，然后通以高壓直流電，強(qiáng)迫將氮?dú)饨怆x成正電的氮離子，并以極高的速度沖向陰極金屬工件，使得金屬工件表面得以瞬間氮化的一種表面熱處理技術(shù)。用途或優(yōu)點(diǎn)：有效提高金屬材料之耐磨耗、耐疲勞、耐腐蝕等性質(zhì)，另外它也具有工件變形量小、無(wú)公害及省能源的特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各種鋼鐵工件及非鐵金屬工件之氮化處理。

4、低壓滲氮技術(shù)  方法：低壓滲氮技術(shù)系在大約300mba的作用壓力下，打入NH3，N2O及N2等進(jìn)行的氣體滲氮，亦可再加CH4進(jìn)行氣體滲氮及碳化。處理溫度約在400~600℃左右。低壓滲氮及滲氮碳化可使工件表面得到較高硬度的滲氮層，增加工件表面壓縮應(yīng)力，提高其耐磨耗性及耐疲勞性；滲氮速度快，滲氮層組織可選擇為純擴(kuò)散層或?yàn)橹旅馨讓?，可滲氮深孔狹縫，工件表面潔凈，量產(chǎn)性佳，省人工、省氣體能源，作業(yè)環(huán)境優(yōu)良，應(yīng)用日益廣泛。用途或優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)榈蛪簼B氮對(duì)于復(fù)雜形狀、深孔的工件都可得均勻的硬化層，所以對(duì)于壓鑄模具、鍛造模具、鋁擠型模以及滾輪、牙板、噴嘴、引擎汽缸等耐磨耗、耐疲勞工件十分適用。

5、鹽浴碳氮共滲技術(shù)  方法：鹽浴碳氮共滲技術(shù)是將工件置于軟氮化鹽浴中進(jìn)行處理，在工件表面形成一層耐磨耗之?dāng)U散氮化層后，再將工件迅速移置于氧化鹽中進(jìn)行氧化處理，讓工件外表面再形成一層耐磨蝕之氧化層。用途或優(yōu)點(diǎn)：使用鹽浴操作簡(jiǎn)單而容易，工件變形量小，并且能夠有效提高工件之耐磨耗、耐疲勞、耐腐蝕等機(jī)械性質(zhì)，可應(yīng)用于刀具及各種機(jī)械零組件。

6、物理蒸鍍技術(shù)  方法：物理蒸鍍法技術(shù)是在高真空中基材表面被覆一層陶瓷薄膜，這層薄膜硬度比碳化鎢合金還硬，具有高抗蝕性、耐磨性、附著力及低磨擦系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。目前有陰極電孤電漿及非平衡磁控濺射兩種物理蒸鍍系統(tǒng)，已開發(fā)應(yīng)用的有TiN、TiCN、CrN、CrCN、TiAIN及非晶形碳膜等。用途或優(yōu)點(diǎn)：物理蒸鍍溫度大概在100~500℃，比高速鋼、模具鋼回火溫度低，因此工件不會(huì)發(fā)生軟化及變形，可應(yīng)用于超硬合金、高速鋼、模具鋼、不銹鋼、鈦合金及鋁合金等產(chǎn)品上。當(dāng)?shù)毒哒翦兲沾赡た山档腿锌谌壑F(xiàn)象，減緩刀口磨損率，提高刀具使用壽命2~7倍；模具經(jīng)由蒸鍍處理可增加離模性、耐磨耗性、降低黏著磨損及燒著現(xiàn)象，能有效提高模具壽命數(shù)倍，不但降低生產(chǎn)成本，而且可以增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

7、電漿化學(xué)蒸鍍技術(shù)  方法：應(yīng)用電漿CVD蒸鍍TiN、TiCN、TiC等硬質(zhì)膜，具有CVD之高附著性及PVD之低溫處理特性等優(yōu)點(diǎn)，可降低處理溫度(約500℃)，有效防止工件變形，鍍膜均勻附著性高，對(duì)于復(fù)雜形狀之刀具及模具，被覆之效果最佳。用途或優(yōu)點(diǎn)：可將蒸鍍硬質(zhì)膜于金屬工件表面，如成形工具、刀具及模具等及需要提高材料之耐磨耗性/耐粘著性等工件，可以增加工件的壽命，提升加工速度，增加產(chǎn)量，節(jié)省成本

8、TD碳化物被覆技術(shù)  方法：TD處理(Toyota Diffusion Process)是在熔融硼砂浴中添加合金元素，使浸漬之鋼料表面生成碳化物之被覆處理法。其主要特色為被覆層的硬度極高，耐磨耗性優(yōu)良，具PVD或CVD處理者之同級(jí)硬度，但設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。用途或優(yōu)點(diǎn)：TD處理所得之碳化釩(VC)硬度達(dá)HV2200以上且與母材結(jié)合力強(qiáng)，不易剝離，因此可應(yīng)用于壓鑄模、切削剪斷工具、模具、刀具或其它需耐磨之機(jī)械零件上，如板金沖模、冷鍛模、熱鍛模、管件成型工具、塑料模、滾子、機(jī)械零件等。

水溶性油淬火液可用于鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵以及沖壓件等的淬火。適用于開口式淬火槽、連續(xù)爐、淬火槽外設(shè)的多用爐及感應(yīng)淬火爐等。

1、鍛鋼：小至一公斤大至幾噸的低淬透性鍛鋼或高淬硬性合金鍛鋼均可采用海益水性淬火劑淬火，所用濃度隨合金成份而異，介于10%至30%不等。

2、鑄鋼：如同鍛鋼一樣，單重懸殊，淬透性各異的鑄鋼和合金鑄鋼亦均可采用海益水性淬火劑淬火，所用濃度隨合金成份及鑄件形體而異，介于10%至30%不等。

3、鑄鐵：球墨鑄鐵及可鍛鑄鐵通常使用20%-30%濃度的海益水性淬火劑淬火。

4、感應(yīng)淬火：對(duì)齒輪、心軸、凸輪軸、軸承軸頸等經(jīng)常采用火焰或感應(yīng)淬火，海益水性淬火劑是淬火油的最理想的代用品，可完全消除油煙和火災(zāi)隱患。

以上只是水溶性油淬火液的適用范圍，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)所處理工件的鋼種、形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、工件熱處理要求及車間的冷卻設(shè)備情況綜合考慮，最后選定濃度最好通過(guò)試驗(yàn)確定。