金屬的熱加工

金屬的熱加工第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五金屬熱加工的定義23

金屬鑄造、熱扎、鍛造、焊接和金屬熱處理等工藝的總稱叫熱加工。有時也將熱切割、熱噴涂等工藝包括在內。

熱加工能使金屬零件在成形的同時改善它的組織，或者使已成形的零件改變結晶狀態(tài)以改善零件的機械性能。鑄造、焊接是將金屬熔化再凝固成型。

熱扎、鍛造是將金屬加熱到塑性變形階段，再進行成型加工，如合金鋼需加熱到形成均勻奧氏體后，進行熱扎、鍛造，溫度低塑性不好，易產(chǎn)生裂紋，溫度過高金屬件易過分氧化，影響加工件質量。第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五鑄造定義

熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一形狀、尺寸、成分、組織和性能金屬零件或毛坯的液態(tài)成形方法。特點適應性強、成本較低、鑄件組織性能較差、工序較多分類（1）砂型鑄造（2）特種鑄造第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五砂型鑄造

第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五特種鑄造TextTextText壓力鑄造第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五熔模鑄造TextTextTextText第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五鍛壓ConceptTextTextTextTextTextText

對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形改變尺寸、形狀及性能，用以制造毛坯、機械零件的成形加工方法。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五自由鍛鐓粗彎曲沖孔拔長扭轉切割第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五模鍛與胎模鍛

第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五沖壓切斷彎曲拉深沖裁第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五焊接第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五金屬的熱處理金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構來控制其性能的一種工藝。

下面我們以鋼的熱處理為例進行交流第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五23何謂鋼的熱處理？

鋼的熱處理是將固態(tài)下的鋼經(jīng)過加熱、保溫和冷卻，使其組織結構發(fā)生變化，從而獲得所需性能的工藝方法。

鋼的熱處理的特點

與其他加工工藝相比，熱處理最大的特點是不改變工件的形狀和尺寸，而是通過改變工件的內部組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。

對鋼進行熱處理有什么實際意義？

熱處理不僅可以用于強化鋼材，提高零件的使用性能，延長零件的使用壽命，還可以改善鋼的加工性能，減少刀具磨損，提高零件的加工質量。

第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)加熱和冷卻方式的不同，熱處理可分為普通熱處理、表面熱處理和化學熱處理三種。一.普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）1.退火

退火是將鋼加熱到適當溫度，保溫一段時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。

退火的主要目的是降低硬度、消除內應力、改善組織和性能，為后續(xù)的機械加工和熱處理做準備。適用范圍完全退火消除中碳鋼鑄、鍛件組織缺陷。球化退火改善高碳鋼工件（如刀具、量具、模具等）加工性能去應力退火取出大型鑄、鍛件內應力第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

2.正火正火是將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間后在空氣中冷卻的熱理工藝。正火的目的細化晶粒和消除內應力，這與退火的目的基本相同。但由于正火的冷卻速度比退火的冷卻速度快，故同類鋼正火后的硬度和強度要略高于退火的。而且由于正火不是隨爐冷卻，所以生產(chǎn)率高、成本低。因此在滿足性能要求的前提下，應盡量采用正火。普通的機械零件常用正火作最終熱處理。

3.淬火淬火是將鋼件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻的熱處理工藝。淬火的目的是提高鋼的強度和硬度,增加耐磨性，并在回火后獲得高強度和一定韌度相配合的性能。因此，淬火是強化鋼件最經(jīng)濟、最有效的熱處理工藝，幾乎所有的工模具和重要的機械零部件都需要進行淬火處理。第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

（1）淬火介質淬火時的冷卻物質稱為淬火介質。由于不同成分的鋼所要求的冷卻速度不同，故應使用不同的淬火介質。常用的淬火介質有水、油、鹽溶液和堿溶液及其他合成淬火介質。淬火冷卻的基本要求是：既要使工件淬硬，又要避免產(chǎn)生變形和開裂。

（2）淬火的操作工件淬火時浸入淬火介質的操作是否正確，對減小工件變形和避免工件開裂有重要影響。淬火時，應保證工件得到均勻冷卻，以減小工件內應力，并要保證工件的重心穩(wěn)定。

4.回火

回火是指將淬火鋼件重新加入到適當溫度，保溫一定時間后進行冷卻的熱處理工藝。

回火的目的是使鋼的組織趨于穩(wěn)定，降低鋼的脆性，提高韌性與塑性，消除或者減少淬火應力，穩(wěn)定鋼的形狀與尺寸，防止淬火零件變形和開裂，高溫回火還可以改善切削加工性能。

第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五回火溫度目的應用低溫回火150~250℃降低淬火內應力，提高工件韌度，保持淬火后的高硬度和高耐磨性各種工具、模具、量具中溫回火250~450℃消除鋼中大部分內應力，并使其具有一定的韌度和高的彈性處理各類彈簧高溫回火500~650℃習慣上將淬火加高溫回火的復合熱處理工藝稱為調質。鋼經(jīng)調質后具有強度、硬度韌性、韌度都較好的綜合力學性能各種重要機械零件，如連桿、螺栓、齒輪及軸據(jù)回火根加熱溫度的不同，回火可分為三種第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五二.表面熱處理

表面熱處理是指僅對工件表面進行熱處理以改變其表層組織和性能的熱處理工藝。表面熱處理只對一定深度的表層進行強化，而心部的組織和性能基本保持不變。處理后的工件表面可獲得高的硬度和耐磨性，而心部則具有足夠的強度和韌性。

第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

1.感應加熱表面淬火熱處理

感應加熱表面淬火熱處理利用感應電流產(chǎn)生大量的電阻熱,使工件表面迅速加熱,而表面迅速冷卻,即達到淬火目的。這一方法的優(yōu)點是設備簡單，操作方便，加熱深度快，表面氧化、脫碳少和變形小，因此生產(chǎn)率高，處理質量好，易于自動化、機械化,不需要回火，能顯著提高工件的耐磨性和抗擦傷能力。其缺點是設備較貴，形狀復雜零件的感應器不易制造。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2.火焰加熱表面淬火熱處理

利用氧-乙炔或其它燃氣火焰對零件表面進行快速加熱，隨之淬火冷卻的工藝稱為火焰加熱表面淬火。該方法設備簡單，成本低，但生產(chǎn)率低，質量較難控制，因此只適用于單件、小批生產(chǎn)或大型零件如大型齒輪、軸等得表面淬火。

表面淬火前一般需進行調質

或正火處理，表面淬火后進行

低溫回火，已達到使工件外硬

內韌的目的。一般表面淬火的

工藝路線為：下料、鍛造、正

火、粗加工、調質、精加工、

表面淬火+低溫回火、精磨。

第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五TEXTTEXTTEXTTEXTTEXT三.表面化學熱處理

表面化學熱處理是將工件置于特定的介質中加熱和保溫，使一種或幾種元素的原子滲入工件表面，以改變表面的化學組分和組織，從而獲得所需性能的熱處理工藝。表面化學熱處理的目的是提高鋼件的表面硬度、耐磨性和耐蝕性，而鋼件的心部仍保持原有性能。常用的表面化學熱處理有滲碳、滲氮、滲硼、滲鋁及多元素共滲等。目前應用最多的是滲碳、滲氮。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五滲碳

為增加鋼件表層的含碳量和形成一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學熱處理工藝。滲碳用于低碳鋼和低碳合金結構鋼，如20、20Cr、20CrMnTi鋼等得表面熱處理。滲碳后可獲得0.5~2.0mm的高碳表層，再經(jīng)淬火、低溫回火，使工件表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有良好塑性和韌度，使零件既耐磨，又抗沖擊。主要用于汽車齒輪、活塞銷等得熱處理。第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五滲氮

滲氮是將鋼件在滲氮介質中加熱并保溫使氮原子滲