金属热处理工艺大体可分为全体热处理、外表热处理和化学热处理类。依据加热介质、加热温度和冷却办法的不同,每类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属选用不同的热处理工艺,可取得不同的安排,从而具有不同的功能。钢铁是工业上运用广的金属,并且钢铁显微安排也为杂乱,因而钢铁热处理工艺品种繁复。
热处理设备工业生产的能量来源主要是以煤炭和石油为主,**范围内工业生产规模的扩大使得能源问题日益加重,致使能源价格大幅上涨,**出了各国的承受范围;与此同时,工业生产难免会引起环境污染问题恶化,工业废弃物的排放所引发的恶果正在影响着人类的正常生产生活。为了缓解上述问题,各国都在致力于新型替代能源材料的开发和应用,目前受到普遍认可的新型替代能源非生物能源莫属,生物能源的造价成本低廉,且原材料随处可见,是节能工业炉的选择。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是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,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
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。钢铁是机械工业中应用广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
热处理设备是对工件进行退火、回火、淬火、加热等热处理工艺操作的设备。
金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而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。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度较快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
表面热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。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、激光和电子束等。
热处理设备产品质量的提高和生产过程,要涉及热处理设备的质量、可靠性和控制的提高以及热处理产品的质量重现性和产品性能的提高。热处理设备的高指标要求的实现是热处理产品性能、变形等质量分散度趋于零的重要前提。国外热处理设备对热处理全过程进行工艺参数的全面控制,并正在向自动化,集成化,柔性化和智能化的方向发展。
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