张 庆

（唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司热处理厂，河北 唐山 063103）

常规金属（钢铁）材料热处理工艺研究

张 庆

（唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司热处理厂，河北 唐山 063103）

常规金属材料的热处理是一种综合重要的工艺，也是质量管理的重要环节。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。文章分析了热处理工艺分类，工艺技术及热处理工艺缺陷及控制措施。

常规金属；钢铁材料；热处理技术；工艺分析

概述

现在的社会中，常规金属材料的应用比较广泛，尤其对钢铁材料来说，在工、农业及交通运输中都离不开。但是随着科技的进步与发展，我们对常规金属材料的性能要求也越来越高。在这一方面上，我们积极采取了研制新材料和对常规金属材料进行热处理以此来达到我们需要的目的。热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

从一定意义上来说，笔者分析认为常规金属材料热处理这种方法还是比较普遍和实际推广的。

1 常规金属（钢铁）材料热处理工艺分类

根据笔者所从事工作性质来看，一般地常规金属材料的热处理工艺大体上分为整体热处理、表面热处理和化学热处理。

另外在根据加热介质和加热温度和冷却方法的不同，我们又将它分为若干不同的热处理工艺。这在具体的要求中可以根据需要加以处理。

经过笔者的实践可以知道，我们在处理常规金属（钢铁）材料热处理的时候一般不会改变加工工件的形状和整体的化学成分，而是我们通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分来满足我们的需求。但不管是哪一种热处理，都是将加工工件加热到一定温度，保温一定时间，然后以某种速度冷却下来。但是不论怎么样，在绝大多数情况下，常规金属材料的热处理总是要加热到临界点以上的温度，得到所要求的组织和性能。

2 常规金属（钢铁）材料热处理工艺分析

我们在明确常规金属（钢铁）材料热处理工艺时，首先要知道热处理的主要目的是什么，笔者认为，主要是消除前道工序产生的某些个缺陷，来加以改善材料的工艺性能；还有就是不断提高零件或工模具的使用性能。

笔者认为，恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊件等的某些缺陷，改善其工艺性能。因此，热处理在现代工业中占有重要地位。

下面笔者将其工艺技术要点做一详细分析。

2.1 热处理中的退火种类。这其中又可以分为完全退火和等温退火等。这需要说明的是完全退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，这个应用比较宽泛。

而去应力退火则是用来消除铸件，热轧件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。

2.2 淬火工艺的技术。淬火是金属材料的最重要强化方法，它的目的是提高强度硬度，耐磨性。将常规金属材料加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。在实际生产中用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。笔者将淬火工艺中冷却速率及对材料的影响做一比对，具体如表：

2.3 回火的目的分析。所谓回火它是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。这样做的主要目的是满足加工工件所要求的机械性能，获得稳定工件尺寸，降低脆性，消除或减少内应力。

但是要注意，回火温度越高，渗碳体质点越大，弥散度越小，则钢的硬度和强度越低，塑性、韧性较高。这时候的组织主要是回火索氏体，它与回火的温度之间的关系如下所示。

2.4 常规金属（钢铁）材料热处理工艺注意事项。不管怎么样，我们在常规金属（钢铁）材料热处理工艺加工时，加工工件经常暴露在空气中，就会发生氧化、脱碳，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而我们务必把金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

表1

3 常规金属（钢铁）材料热处理工艺缺陷及控制

我们在实际的金属（钢铁）材料热处理工艺时，难免会出现这样那样的失误，导致加工工件质量不过关。比较常见的现象是过热现象，断口遗传现象，脱碳和氧化现象等。出现产生断口遗传的理论争议较多，笔者认为曾因加热温度过高导致，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。这要求我们必须采取一定措施预防。

如若在金属（钢铁）材料热处理时，出现了氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应时，出现了氧化等现象，我们要及时采取把工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉。

出现氢脆现象时候，我们可以通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。

[1]热处理工艺系统研发[D].电子科技大学，2012.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.086