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熱處理是什么?用于什么時候?

發布日期: 2023-08-23

在電視視頻中,會看到刀匠將加熱至通紅的鐵浸泡在水中的場景。那叫做淬火,是強化鋼材的工藝,是被稱為熱處理的工藝的一種形式。這次就熱處理做一下介紹。

 

 


什么是熱處理?

在機械加工中,有一種加工工藝叫“熱處理”。

鐵(鋼材)還含有鐵以外的成分。僅由鐵元素構成的“純鐵”在市場上幾乎見不到。鐵(鋼材)中所含的代表性的非鐵元素是“碳”。根據鋼中含有的鐵和碳的組織狀態,鋼的性質會發生變化。例如,如同急劇蒸發食鹽水則會得到細小的晶體,而緩慢蒸發時會得到較大的晶體那樣,鐵和碳組織也會隨著鐵的溫度、冷卻速度而變化。我們把利用這種性質改變鐵組織從而獲取所需性質的方法叫做“熱處理”。

 


熱處理的種類

在機械加工中,通常進行的熱處理有如下四種。

通常進行的熱處理有如下四種。因使用爐子等對整個零件進行加熱、冷卻,故稱為“整體熱處理”。

  • 淬火
    是將鐵加熱至800℃~850℃的通紅狀態,放置一段時間后,放入水或油中進行急速冷卻的熱處理方法。用JIS符號表記為HQ。實施該工藝后,鋼材會變得非常硬。但是,同時也存在變脆的問題。為此在淬火后要進行“回火”。另外,在淬火中進行冷卻時,由于組織結構膨脹和收縮,零件有可能會產生裂紋和變形,需要注意。另外,由于在進行淬火時,零件會變得非常硬,因此通常都是在切削等加工結束后在臨近最后一道工藝時才進行淬火處理。
  • 回火
    這是將進行了淬火的零件再次進行加熱、冷卻的處理。用JIS符號表示為HT。進行回火時,零件的硬度會有少許降低,但會消除脆性,能夠同時獲得硬度和韌性。還能夠利用回火將急速冷卻時產生的內部應力(由于收縮不均勻等原因而使零件內部受力)去除?;鼗鸱譃榈蜏鼗鼗鸷透邷鼗鼗饍煞N。低溫回火是在150℃~200℃溫度下保持一個小時,然后進行空氣冷卻。另一方面,高溫回火是加熱至550℃~650℃,保持一個小時左右后,進行急速冷卻。
  • 退火
    退火與淬火正好相反,用于軟化鋼材使其易于加工,或軟化因加工影響硬化的組織。它是通過加熱使零件內部的組織均一化,使尖銳的組織球狀化。退火有若干種,根據退火的種類和鋼材的組織不同,所需溫度范圍在550℃左右至約950℃。無論哪種情況下都是加熱并保溫一個小時后,在爐內進行緩慢冷卻。
  • 正火
    正火主要是為了使鋼鐵材料在制造階段產生的不均勻的鐵組織均一化,將其調整為適合后續的機加工和沖壓加工等的狀態。用JIS符號表記為HNR。它將鐵加熱到800℃~900℃左右,然后進行空氣冷卻。

 


僅對表面進行熱處理的方法

在機械加工中,僅對表面進行熱處理的方法

通常的熱處理是加熱整個零件,且必須長時間保持溫度。為此,需要較大的加熱爐和水冷(油冷)設備等,成本較高。
但是,例如齒輪等情況下,無需整個零件具有強度而僅齒輪部分需要強度,這樣的情況也不少。在這種情況下,要進行表面淬火或浸碳淬火滲碳淬火。
靠近線圈、通過電磁感應僅加熱零件表面的高頻淬火是表面淬火中最常用的方法。

 


總結

熱處理具有各種各樣的目的,諸如使金屬材料變硬或變軟,使之處于適合加工的狀態等。特別是淬火和回火是獲得金屬強度、制作抗疲勞零件的常用方法,因此最好記住其工藝和效果。

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