什么是热处理加工?

随着3C产品逐渐向轻、薄、短、小的方向发展，相关元器件也越来越精密、小型化。例如，手机中的碳钢螺丝，中小型电机轴，或风扇中的小齿轮等都是常见的微部件。冲压工艺后，将进入热处理阶段。热处理是机械零件和工具制造中的重要工序之一。它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨性、耐腐蚀性等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，便于各种冷热加工。

什么是热处理技术?

热处理(热处理)是指在固体状态下，通过加热、保温、冷却等方法，改变材料表面或内部的化学成分和结构，以获得所需性能的一种金属热加工工艺。热处理是机械零件和工具制造中的重要工序之一。热处理过程一般包括三个程序:加热、保温和冷却。

热处理加工的特点是什么?

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一。与其他加工技术相比，热处理一般不会改变工件的形状和整体化学成分，而是改变工件内部的微观结构或改变工件表面的化学成分。赋予或改善工件的性能，其特点是提高工件的内在质量。

要使金属工件具有所需的机械性能、物理性能和化学性能，除了合理选择材料和各种成形工艺外，热处理工艺也是一种常用的加工工艺。钢是机械工业中应用最广泛的材料。钢的显微组织复杂，可以通过热处理加以控制，这也是金属热处理的主要内容。此外，铝、铜、镁、钛等及其合金可通过热处理改变其机械、物理、化学性能，获得不同的性能。

热加工的加工程序是什么?

热处理过程一般包括加热、保温、冷却三道工序，有时也只有加热和冷却两道工序。这些过程是相互联系的，不间断的。

加热是热处理的重要工序之一。金属热处理有多种加热方法。最早使用木炭和煤作为热源，最近使用液体和气体燃料。电的使用使加热易于控制，无环境污染。这些热源可用于直接加热或通过熔盐或金属以及浮动颗粒间接加热。当金属加热时，工件暴露在空气中，经常发生氧化和脱碳，这对热处理后零件的表面性能产生不利影响。因此，通常应在受控气氛或保护气氛中，在熔盐和真空中加热金属，并可采用涂层或包装方法进行保护。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。加热温度的选择和控制是保证热处理质量的关键问题。加热温度随待加工金属材料和热处理目的的不同而不同，但一般是加热到相变温度以上，以获得高温结构。此外，转变需要一定的时间，所以当金属工件表面达到所需的加热温度时，必须在该温度下保持一定的时间，使内外温度一致，显微组织变化完全。这段时间称为保持时间。当采用高能量密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

冷却是热处理过程中不可缺少的一个步骤。不同工艺冷却方式不同，主要控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度较快。但由于钢种不同，也有不同的要求。

热处理的工艺分类是什么?

金属热处理工艺大致可分为三大类:整体热处理、表面热处理和化学热处理。根据加热介质、加热温度、冷却方式的不同，每一类又可分为不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，得到不同的组织，从而具有不同的性能。钢是工业上应用最广泛的金属，钢的显微组织也最为复杂，因此钢的热处理工艺种类繁多。

• 整体热处理:
  它是一种金属热处理工艺，将工件作为一个整体加热，然后以适当的速度冷却，以获得所需的金相组织，从而改变其整体机械性能。钢的整体热处理一般有四个基本工艺:退火、正火、淬火、回火。将压力变形与热处理有效而紧密地结合起来，使工件获得良好的强度和韧性的方法称为变形热处理;在负压气氛或真空中热处理称为真空热处理，它不仅使工件不被氧化或脱碳，而且使处理后的工件表面保持光滑，提高了工件的性能。
• 表面热处理:
  它是一种只加热工件表面以改变表面机械性能的金属热处理工艺。为了只加热工件的表面层而不让过多的热量进入工件内部，所使用的热源必须具有高能量密度，即单位面积给予工件较大的热能，以便在短时间或瞬间达到工件的表面层或局部能量。高温度。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光、电子束等。
• 化学热处理:
  它是一种通过改变工件表面的化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理的区别在于前者改变工件表面的化学成分。化学热处理是在含有碳、盐或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中对工件进行加热，并保持较长时间，使工件表层渗入碳、氮、硼、铬等元素。渗入元素后，有时还要进行淬火、回火等其他热处理工艺。化学热处理的主要方法是渗碳、渗氮和金属化。

不同类型的热处理工艺:

1. 退火:
   它是将工件加热到适当的温度，根据工件的材料和尺寸采取不同的保温时间，然后慢慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和性能，或为进一步淬火组织准备。它是指将金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有再结晶退火、去应力退火、球化退火和完全退火。退火的目的主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，便于切削或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，为后续热处理准备组织等。
2. 正火:
   它是将工件加热到合适的温度，然后在空气中冷却。正火的效果与退火相似，但得到的组织更精细。常用于改善材料的切削性能，有时也用于一些要求较高的零件作为最终热处理。它是指将钢或钢件加热到临界点以上的温度，并在30 ~ 50℃保持适当时间，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。正火的目的主要是改善低碳钢的力学性能，提高可加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后续热处理做好组织准备。
3. 淬火:
   工件加热并保温后，在水、油或其他无机盐和有机水溶液等淬火介质中迅速冷却。淬火后，钢变硬，但同时变脆。为了及时消除脆性，一般需要及时回火。是指将钢加热到钢的下临界点温度以上的温度，保持一定时间，然后以适当的冷却速度获得马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有单介质淬火、双介质淬火、马氏体梯度淬火、贝氏体等温淬火、表面淬火和局部淬火。淬火的目的:是获得钢的所需马氏体组织，提高工件的硬度、强度和耐磨性，为后续热处理等准备组织。
4. 回火:
   为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件长时间保持在高于室温但低于650℃的适当温度下，然后冷却。这个过程叫做回火。它是指将钢件淬火，然后加热到Ac1以下的温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火和多次回火。

先进热处理技术方法:

• 可控气氛热处理:
  可控气氛热处理主要是为了防止氧化和脱碳，实现对渗碳和渗氮的精确控制。在20世纪80年代后期，它开始用于工业生产，并已发展成为一个非常广泛的应用领域。既能满足渗碳、碳氮共渗，又能实现光亮淬火、光亮退火等多种热处理工艺。可实现计算机辅助设计、生产管理、物流管理、现场控制、质量管理、流程管理等一系列工作。整个工程过程比较简单活泼。适用于大批量生产，如汽车行业。它们大多能优化工艺参数，预测并精确控制碳浓度分布，获得理想的浓度分布和层状结构，实现计算机管理，人机界面友好。
• 真空热处理:
  真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的一种新型热处理技术。真空热处理所处的真空环境是指低于一个大气压的大气环境，包括低真空、中真空、高真空和超高真空。实际的真空热处理属于气氛控制热处理。真空热处理技术的应用和发展得到了进一步的完善和促进。具有不氧化、不脱碳、淬火后工件表面清洁光亮、耐磨性高、无污染、自动化程度高等特点。真空退火、真空脱气、真空油淬、真空水淬、真空气淬、真空回火、真空渗碳等热处理技术在工业生产中应用广泛。真空热处理将成为热处理车间最受欢迎的技术之一。
• 感应热处理和离子氮化热处理技术:
  感应热处理具有高效、节能、清洁、灵活等优点，广泛应用于汽车工业、工程机械、石油化工等行业。近40%的汽车零部件可采用感应热处理，如曲轴、齿轮、万向节、半轴等。使用感应加热，许多产品可以加工成全自动或半自动生产线，可以提高产品质量的稳定性，降低劳动强度，美化工作环境。如今，随着技术的发展，采用微机控制的晶体管来调节电源，稳定方便，精度高，大大减少了对电网谐波的干扰。近年来发展起来的固态高频加热装置具有明显的优势。它不再使用昂贵、易碎、耗能的电子管以及与之配套的阳极升压变压器、阳极水套和灯丝稳压器。等，用MOSFET电力电子代替:节省三分之一的电和一半的水。
  离子氮化技术的显著特点是处理后的零件表面干净、耐腐蚀、变形小、耐磨性高。与气体氮化相比，具有周期短、效率高、污染少等优点。近年来，离子氮化发展迅速，特别是离子氮化炉脉冲电源的出现，将放电物理参数(电压、电流、气压)与温度控制参数(脉宽)分离。增加了工艺的可调节性，易于实现工艺参数的选择和精确控制。
• 淬火介质及冷却技术:
  近年来，淬火介质发展非常迅速。淬火油的性能得到了提高，有机高分子淬火介质的研究和应用取得了前所未有的发展。理想的淬火介质应具有以下特点:
  • 品质型:高温阶段快速冷却，低温阶段缓慢冷却。即消除裂纹，减少淬火变形。
  • 环保型:无有毒、有害烟雾，或气体挥发，不易燃烧，工件淬火后易清洗，对设备无腐蚀，对烧伤皮肤无刺激。
  • 稳定型:淬火后工件性能均匀稳定，介质本身性能在一定时间内稳定。
  • 经济型:高质量高价格，低能耗。
• 采用新的表面强化技术，推广氮基气氛热处理;
  随着技术的发展和演变，QPQ盐浴复合处理技术可以稳定地提高刀具寿命，设备简单，成本低，特别适用于干燥普通刀具。PVD氧化钛物理涂层技术可使刀具寿命提高3 ~ 5倍，适用于干燥各种精密、贵重齿轮刀具。
  采用氮基气氛进行保护热处理和化学热处理，可实现非氧化脱碳热处理，可避免热处理中的氮脆。在氮基气氛下进行化学热处理，可以减少内部氧化等缺陷，提高化学热处理的质量。