初中生可以学习数控技术吗？

金属热处理是将金属工件在一定的介质中加热到合适的温度，并在此温度下保持一定时间，然后以不同的速度冷却的一种工艺方法。

金属热处理是机械制造中的重要工序之一。与其他加工技术相比，热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分，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来赋予或改善工件的工作性能。其特点是提高工件的内在质量，一般肉眼是看不到的。

为了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，热处理工艺往往是必不可少的。钢是机械工业中应用最广泛的材料，其显微组织复杂，可以通过热处理来控制，所以钢的热处理是金属热处理的主要内容。此外，铝、铜、镁、钛及其合金也可以通过热处理改变其机械、物理和化学性质，从而获得不同的性能。

在从石器时代到青铜时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐被人们所认识。早在公元前770年~公元前222年，中国人民就在生产实践中发现，铜和铁的性质会因温度和压力变形的影响而发生变化。白口铸铁的软化处理是制造农具的重要工序。

公元前6世纪，逐渐采用钢制武器。为了提高钢的硬度，淬火工艺得到了迅速发展。中国河北易县燕下渡出土的两把剑和一把戟，显微组织中有马氏体，说明经过淬火处理。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现了冷却液对淬火质量的影响。三国时的舒曼濮院，曾在陕西这个斜谷为诸葛亮做了三千刀。相传他派人到成都取水淬水。这说明中国古代重视不同水质的冷却能力，也重视油和尿的冷却能力。我国出土的西汉(公元前206年-公元24年)钟山王静墓中的剑，剑心含碳量为0.15-0.4%，而表面含碳量大于0.6%，说明已经应用了渗碳技术。但当时作为个人“手艺”秘密，拒绝传播，所以发展缓慢。

1863年，英国的金相学家和地质学家在显微镜下展示了钢的六种不同的金相组织，证明了钢的内部结构在加热和冷却时会发生变化，钢中的高温相在快速冷却时会转变为更硬的相。法国人奥斯蒙德建立的铁异构理论和英国人奥斯汀首先制定的铁碳相图，为现代热处理技术奠定了理论基础。同时，人们还研究了金属热处理加热过程中金属的保护方法，以避免金属在加热过程中氧化脱碳。

从1850到1880，有一系列关于各种气体(如氢气、煤气、一氧化碳等)应用的专利。)进行保护性加热。从1889到1890，英国莱克获得了多种金属的光亮热处理专利。

20世纪以来，随着金属物理的发展以及其他新技术的移植和应用，金属热处理工艺得到了很大的发展。一个显著的进步是1901 ~ 1925，在工业生产中使用转底炉进行气体渗碳；露点电位器出现在20世纪30年代，使炉内气氛碳势可控。后来，通过使用二氧化碳红外仪器和氧探针，开发了进一步控制炉内气氛中碳势的方法。20世纪60年代，等离子场用于热处理技术，离子渗氮和渗碳工艺得到发展。随着激光和电子束技术的应用，金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。

双金属热处理工艺

热处理过程一般包括加热、保温和冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程是相互关联和不间断的。

加热是热处理的重要步骤之一。金属热处理有多种加热方式。最早是用木炭和煤作为热源，后来应用了液体和气体燃料。电的应用使加热容易控制，没有环境污染。这些热源可用于直接加热或通过熔盐或金属甚至漂浮颗粒间接加热。

金属加热时，工件暴露在空气中，往往会发生氧化脱碳(即钢铁零件表面的碳含量降低)，对零件热处理后的表面性能产生非常不利的影响。因此，金属通常应在受控气氛或保护气氛、熔盐和真空中加热，也可通过涂层或包装进行保护。

加热温度是热处理过程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主要问题。加热温度随待处理的金属材料和热处理的目的而变化，但通常加热到相变温度以上，以获得所需的结构。另外，转变需要一定的时间，所以当金属工件表面达到要求的加热温度时，必须在此温度下保持一定时间，使内外温度一致，显微组织完全转变。这个时间叫做保温时间。采用高能量密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般不保温或保温时间很短，而化学热处理的保温时间往往较长。

冷却也是热处理过程中必不可少的步骤，冷却方式因工艺而异，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，要求也不同。例如，空气淬硬钢可以以与正火相同的冷却速度淬硬。

金属热处理工艺大致可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理。根据加热介质、加热温度和冷却方式的不同，每一类又可分为几种不同的热处理工艺。同一种金属通过不同的热处理工艺可以获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢是工业上应用最广泛的金属，其显微组织也是最复杂的，因此钢的热处理工艺有很多种。

整体热处理是将工件整体加热，然后以适当的速度冷却，改变其整体机械性能的金属热处理工艺。钢铁的整体热处理有四个基本过程:退火、正火、淬火和回火。

退火是将工件加热到合适的温度，根据工件的材质和尺寸采用不同的保温时间，然后缓慢冷却，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使用性能，或为进一步淬火做好组织准备。正火是将工件加热到合适的温度，然后在空气中冷却。正火的效果类似于退火，只是得到的组织更细，常被用来改善材料的切削性能，有时也作为一些要求不高的零件的最终热处理。

淬火是将工件加热保温，然后在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后，钢变得坚硬，但同时也变得易碎。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且低于710℃的适当温度下，然后冷却。这个过程叫做回火。退火、正火、淬火、回火是整个热处理中的“四火”，其中淬火和回火关系密切，经常一起使用，缺一不可。

“四火”演化出不同的加热温度和冷却方式的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，将淬火和高温回火相结合的工艺称为调质。有些合金经淬火形成过饱和固溶体后，长时间保持在室温或稍高的温度，以提高合金的硬度、强度或电磁性。这种热处理过程称为时效处理。将压力加工变形与热处理有效而紧密地结合起来以获得工件良好的强度和韧性的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，既能使工件不氧化脱碳，又能保持被处理工件表面的清洁，提高工件的性能，还可以引入渗剂进行化学热处理。

表面热处理是一种只对工件表层进行加热以改变其机械性能的金属热处理工艺。为了只加热工件的表层而不将过多的热量传递到工件内部，所使用的热源必须具有高的能量密度，即单位面积给予工件的热能大，以使工件的表层或部分在短时间内或瞬间达到高温。表面热处理的主要方法有激光热处理、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火焰、感应电流、激光和电子束。

化学热处理是通过改变工件表层的化学成分、显微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后者改变了工件表层的化学成分化学热处理是在含有碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热工件，并长时间保持该温度，使工件表面渗有碳、氮、硼、铬。元素渗入后，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有渗碳、渗氮、金属化、复合渗碳等。

热处理是机械零件和模具制造过程中的重要工序之一。一般来说，它能保证和提高工件的各种性能，如耐磨性和耐腐蚀性。还可以改善坯料的组织和应力状态，以便于各种冷热加工。

比如白口铸铁可以长时间退火，获得可锻铸铁，提高其塑性；采用正确的热处理工艺，齿轮的使用寿命可以比未经热处理的齿轮提高一倍甚至几十倍；另外，廉价的碳钢通过渗入一些合金元素，具有昂贵合金钢的一些性能，可以替代一些耐热钢和不锈钢；几乎所有的工具和模具在使用前都需要热处理。

三种钢的分类

钢是以铁和碳为主要成分的合金，碳含量一般小于2.11%。钢是经济建设中极其重要的金属材料。钢按化学成分分为碳钢和合金钢。碳钢是一种通过熔炼生铁获得的合金。除铁和碳外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，工艺性能好，价格低。因此，碳钢得到了广泛的应用。但是随着现代工业和科学技术的飞速发展，碳钢的性能已经不能完全满足需要，于是人们开发了各种合金钢。合金钢是在碳钢的基础上有目的地添加一些元素(称为合金元素)而得到的多元合金。与碳钢相比，合金钢的性能得到了显著的提高，因此得到了广泛的应用。

由于钢材品种繁多，必须对钢材进行分类，以便于生产、储存、选择和研究。根据钢的用途、化学成分和质量，钢可以分为许多种类:

(一)。按目的分类

根据钢材的用途，可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢三大类。

1.结构钢:

(1).用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢。

(2)用作工程结构的钢材。它包括碳钢中的A、B、特殊钢和普通低合金钢。

2.工具钢:用于制造各种工具的钢。根据工具用途的不同，可分为切削工具钢、模具钢和量具工具钢。

3.特殊性能钢:是一种具有特殊物理和化学性能的钢材。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

(2)按化学成分分类

根据钢的化学成分，可分为碳钢和合金钢。

碳钢:按含碳量可分为低碳钢(含碳量≤0.25%)；中碳钢(0.25% <碳含量< 0.6%)；高碳钢(碳含量≥0.6%)。

合金钢:按合金元素含量可分为低合金钢(合金元素总含量≤5%)；中合金钢(合金元素总含量= 5%-10%)；高合金钢(合金元素总含量> 10%)。此外，根据钢中所含主要合金元素的类型不同，还可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。

(3)按质量分类

根据钢中有害杂质磷和硫的含量，可分为普通钢(磷含量≤0.045%，硫含量≤0.055%；或磷和硫含量均≤0.050%)；优质钢(磷和硫含量≤0.030%)。

此外，根据冶炼炉的类型，钢可分为平炉钢(酸性平炉和碱性平炉)、空气转炉钢(酸性转炉、碱性转炉和氧气顶吹转炉钢)和电炉钢。根据冶炼时脱氧的程度，钢分为沸腾钢(不完全脱氧)、镇静钢(完全脱氧)和半镇静钢。

钢厂在给钢材命名时，往往会结合使用、成分、质量三种分类方法。比如钢，称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢。≤ 0.040%);优质钢(磷含量≤0.035%，

四种金属材料的机械性能

金属材料的性能一般分为两类:工艺性能和使用性能。所谓工艺性能，是指金属材料在机械零件加工制造过程中，在给定的冷热工况下的性能。金属材料的工艺性能决定了其在制造过程中的适应性。由于加工条件不同，要求的工艺性能也不同，如铸造性能、可焊性、延展性、热处理性能、可加工性等。所谓使用性能，是指金属材料在机械零件使用条件下的性能，包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料的性能决定了其应用范围和使用寿命。

在机械制造业中，一般的机械零件都是在常温、常压、非强腐蚀性介质中使用，在使用过程中每个机械零件都会承受不同的载荷。金属材料在载荷作用下抵抗损伤的能力称为机械性能(或力学性质)。金属材料的力学性能是零件设计和选择的主要依据。不同性质的外部载荷(如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等。)会要求金属材料的机械性能不同。常用的力学性能包括:强度、塑性、硬度、韧性、多冲抗力和疲劳极限。各种机械性能将在下面分别讨论。

1.力量

强度是指金属材料在静载荷下抵抗失效(过度塑性变形或断裂)的能力。由于载荷以拉伸、压缩、弯曲和剪切的形式作用，所以强度也分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。各种强度之间往往存在一定的关系，在使用中一般以抗拉强度作为最基本的强度指标。

2.可塑性

塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形(永久变形)而不发生破坏的能力。

3.困难

硬度是衡量金属材料硬度的一个指标。目前生产中最常用的测量硬度的方法是压痕硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料表面，根据压痕程度来确定其硬度值。

常用的方法包括布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV)。

疲倦

上面讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷下的力学性能。事实上，许多机器零件在循环载荷下工作，在这种情况下，零件会疲劳。

5.冲击韧性

以很大的速度作用在机器零件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷下抵抗损伤的能力称为冲击韧性。

第五步，退火-淬火-回火

(1)退火的类型

1.完全退火和等温退火

完全退火又称再结晶退火，一般简称退火。这种退火主要用于亚* *成分的各种碳钢和合金钢的铸造、锻造和热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重要工件的最终热处理，或作为一些工件的预热处理。

2.球化退火

球化退火主要用于已经分析过的碳钢和合金工具钢(如用于制造刀具、量具和模具的钢)。其主要目的是降低硬度，改善切削性能，为以后淬火做准备。

3.消除应力退火

去应力退火又称低温退火(或高温回火)，主要用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拔件等的残余应力。如果不消除这些应力，在一定时间后或在随后的切割过程中，会造成钢件变形或产生裂纹。

(2).抑制

为了提高硬度，主要的方法有加热、保温和快速冷却。最常用的冷却介质是盐水、水和油。盐水淬火的工件容易获得高硬度和光滑的表面，不易产生未硬化的软斑，但容易使工件严重变形，甚至开裂。而使用油作为淬火介质，只适合于淬火一些过冷奥氏体稳定性高的合金钢或小尺寸碳钢工件。

(3).回火

1.降低脆性，消除或降低内应力。钢件淬火后内应力大，脆性大。如果不及时回火，钢件往往会变形甚至开裂。

2.获得工件所需的机械性能。淬火后工件硬度高，脆性大。为了满足各种工件不同性能的要求，可以通过适当的回火来调整硬度，以降低脆性，获得所需的韧性和塑性。

3.稳定工件尺寸

4.对于一些退火后难以软化的合金钢，淬火(或正火)后常采用高温回火，使钢中的碳化物适当聚集，降低硬度，以利于切削。

6.常见炉型的选择

炉型应根据不同的工艺要求和工件类型来确定。

1.对于不能批量生产的，工件尺寸不等的，种类多的，要求技术通用。

多用，可选择箱式炉。

2.加热长轴和长螺杆、管子等工件时，可以选择深井电炉。

3.对于小批量的渗碳件，可选用井式气体渗碳炉。

4.汽车、拖拉机齿轮等零件的批量生产，可选用连续渗碳生产线或箱式多用炉。

5.批量生产的冲压件毛坯加热时，最好使用轧钢炉和辊底炉。

6.对于批量成型的零件，可选择推杆式或传送带式电阻炉(推杆炉或带式浇铸炉)进行生产。

7.小型机械零件，如螺钉和螺母，可以从振动底炉或网带炉中选择。

8.钢球和滚子可以用带内螺旋的旋转管式炉进行热处理。

9.有色金属锭可用推杆炉大批量生产，小型有色金属零件和材料可用空气循环炉加热。