1、金屬熱處理原理及工藝金屬熱處理原理及工藝 Heat Treatment of Metals什么是熱處理？什么是熱處理？懸掛式熱處理生產線懸掛式熱處理生產線什么是熱處理？什么是熱處理？熱處理：熱處理：通過在固態下加熱、保溫和冷卻，通過在固態下加熱、保溫和冷卻， 使鋼材內部的組織結構發生變化，使鋼材內部的組織結構發生變化， 獲得所需性能的一種工藝方法。獲得所需性能的一種工藝方法。熱處理的作用和地位熱處理的作用和地位熱處理作用：熱處理作用：提高和控制材料性能提高和控制材料性能消除或降低各種鑄、鍛、焊等熱加工工消除或降低各種鑄、鍛、焊等熱加工工 藝造成的缺陷、細化晶粒、消除偏析、藝造成的缺陷、細化晶粒

2、、消除偏析、降低內應力。降低內應力。減輕產品重量減輕產品重量提高產品可靠性和使用壽命提高產品可靠性和使用壽命沒有沒有“萬能萬能”的材料，只有的材料，只有“最好最好”的材料！的材料！熱處理是達到材料使用效能的重要技術與工藝手段！熱處理是達到材料使用效能的重要技術與工藝手段！熱處理與材料強化關系熱處理與材料強化關系材料微觀強化機制：材料微觀強化機制： 晶界強化晶界強化固溶強化固溶強化位錯強化位錯強化沉淀強化和彌散強化沉淀強化和彌散強化調幅分解強化調幅分解強化有序強化有序強化熱處理的作用和地位熱處理的作用和地位強化原理強化原理-基本途徑基本途徑-熱處理技術熱處理技術 熱處理區別于其他加工工藝如鑄造、

3、壓力加工等的特點是只熱處理區別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制熱處理的作用和地位熱處理的作用和地位國際工業界公認：國際工業界公認：“熱處理技術的先進程度是保證機械制熱處理技術的先進程度是保證機械制造造 技術先進與否和保證產品質量關鍵因素。技術先進與否和保證產品質量關鍵因素。”在機床制造中約在機床制造中約60-70%60-70%的零件要經過熱處理。的零件要經過熱處理。在汽車、拖拉機制造業中需熱處理的零件達在汽車、拖拉機制造業中需熱處理的零件達70-80%70-80%。至于模具、

4、滾動軸承則要至于模具、滾動軸承則要100%100%經過熱處理。經過熱處理。熱處理的作用和地位熱處理的作用和地位金屬熱處理的發展大體經歷了：金屬熱處理的發展大體經歷了： 民間技藝階段民間技藝階段 實驗技術科學階段實驗技術科學階段 理論科學階段理論科學階段熱處理發展概況熱處理發展概況我國熱處理行業現狀：我國熱處理行業現狀： 1.1.企業數量企業數量 熱處理企業約熱處理企業約1500015000家家, ,全民所有制企業約占全民所有制企業約占80%,80%,個個體民營和股份制企業占體民營和股份制企業占20%20%。職工總數約。職工總數約3737萬人，其中技萬人，其中技術人員比例平均為術人員比例平均為8

5、%8%，管理人員約，管理人員約9%9%，全國熱處理年營，全國熱處理年營業額約業額約310310億元。億元。 熱處理發展概況熱處理發展概況我國和美國熱處理生產的主要差距我國和美國熱處理生產的主要差距我國生產效率比美國低我國生產效率比美國低26倍倍我國專業廠數量與美國相比差我國專業廠數量與美國相比差35倍倍美國熱處理生產利潤率是我國的美國熱處理生產利潤率是我國的30倍倍美國熱處理年營業額是我國的美國熱處理年營業額是我國的25倍，但能源消耗比我國少倍，但能源消耗比我國少40我國少無氧化熱處理比重約我國少無氧化熱處理比重約30，美國在，美國在80以上以上我國熱處理工藝落后，生產自動化程度低。我國熱處理

6、工藝落后，生產自動化程度低。熱處理行業現狀：熱處理行業現狀：2.2.國內有代表性成果國內有代表性成果 上海交通大學的金屬相變理論和強韌化機理、對馬上海交通大學的金屬相變理論和強韌化機理、對馬氏體、貝氏體的組織形態氏體、貝氏體的組織形態-精細結構精細結構-預相變機制；形預相變機制；形狀記憶合金與超塑合金中相變機制；控制滲碳、滲氮和狀記憶合金與超塑合金中相變機制；控制滲碳、滲氮和熱過程溫度熱過程溫度-應力場的計算機模擬。應力場的計算機模擬。 哈爾濱工業大學的金屬形變強化的理論，金屬再結哈爾濱工業大學的金屬形變強化的理論，金屬再結晶規律，形變熱處理后不同組織和性能之間關系。晶規律，形變熱處理后不同組

7、織和性能之間關系。 西北工業大學的貝氏體相變理論和貝氏體鋼及貝氏體西北工業大學的貝氏體相變理論和貝氏體鋼及貝氏體熱處理。熱處理。 西安交通大學的低碳馬氏體和小能量多次沖擊理論。西安交通大學的低碳馬氏體和小能量多次沖擊理論。熱處理發展概況熱處理發展概況3.3.熱處理標準化熱處理標準化19801980年前，有年前，有1212項國標和冶標項國標和冶標(YB)(YB)冶金質量標準，機冶金質量標準，機標標(JB)(JB)中只有中只有8 8項熱處理標準；項熱處理標準；1981198119851985年完成年完成2121項標準的制修訂；項標準的制修訂；19861986年年3 3月成立熱處理標準化技術委員會；

8、月成立熱處理標準化技術委員會；20002000年年7676項國標和行標，絕大部分內容是熱處理通用項國標和行標，絕大部分內容是熱處理通用技術標準和工藝標準技術標準和工藝標準熱處理發展概況熱處理發展概況4.4.熱處理行業、學術團體熱處理行業、學術團體中國熱處理行業協會中國熱處理行業協會中國機械工程學會熱處理學會中國機械工程學會熱處理學會出版期刊：出版期刊： 金屬熱處理金屬熱處理、金屬材料熱處理學報金屬材料熱處理學報、中國熱處理技術通訊中國熱處理技術通訊、國外金屬熱處理國外金屬熱處理熱處理發展概況熱處理發展概況5.熱處理發展方向熱處理發展方向 （1）綠色熱處理）綠色熱處理 新型淬火介質和淬火方法新型

9、淬火介質和淬火方法 真空熱處理，可控氣氛熱處理真空熱處理，可控氣氛熱處理 合理利用余熱合理利用余熱 熱處理發展概況熱處理發展概況6.熱處理發展方向熱處理發展方向 （2）熱處理工藝和設備的改進）熱處理工藝和設備的改進 多參數熱處理多參數熱處理 復合熱處理復合熱處理 ： 兩種或兩種以上的熱處理工藝復合，兩種或兩種以上的熱處理工藝復合， 或將熱處理與其它加工工藝復合。或將熱處理與其它加工工藝復合。熱處理發展概況熱處理發展概況 6.熱處理發展方向熱處理發展方向 （2）熱處理工藝和設備的改進）熱處理工藝和設備的改進 熱處理新的加熱源和新的加熱方式熱處理新的加熱源和新的加熱方式 新的加熱源新的加熱源 ：激

10、光束、電子束、等離子體電弧：激光束、電子束、等離子體電弧 新的加熱方式新的加熱方式 ：真空加熱、可控氣氛加熱：真空加熱、可控氣氛加熱- - 少無氧化加熱少無氧化加熱 熱處理發展概況熱處理發展概況 6.熱處理發展方向熱處理發展方向 （3）材料相變的理論發展與新材料的緊密結合）材料相變的理論發展與新材料的緊密結合 （4）熱處理生產的自動化）熱處理生產的自動化熱處理發展概況熱處理發展概況自動化：自動化：計算機輔助設計計算機輔助設計(CAD)、 計算機輔助生產計算機輔助生產(CAM)、 計算機輔助選材計算機輔助選材(CAMS)、 熱處理事務辦公自動化熱處理事務辦公自動化(OA)、 熱處理數據庫和專家系

11、統等。熱處理數據庫和專家系統等。它為熱處理工藝的優化設計、工藝過程的自動控制、它為熱處理工藝的優化設計、工藝過程的自動控制、質量檢測與統計分析等，提供了先進的工具和手段質量檢測與統計分析等，提供了先進的工具和手段 課程內容及學習要求課程內容及學習要求金金屬屬熱熱處處理理原理原理工藝工藝及及描述熱處理時鋼中組織轉變的規律描述熱處理時鋼中組織轉變的規律（金屬固態相變原理）（金屬固態相變原理）根據熱處理原理制定的溫度、根據熱處理原理制定的溫度、時間、介質等工藝參數。時間、介質等工藝參數。 1 1、了解材料熱處理的研究領域；、了解材料熱處理的研究領域；2 2、掌握金屬材料中固態相變的基本理論；、掌握金

12、屬材料中固態相變的基本理論；3 3、掌握材料熱處理強韌化基本原理和基本工藝；、掌握材料熱處理強韌化基本原理和基本工藝；4 4、掌握典型零件的熱處理工藝方法。、掌握典型零件的熱處理工藝方法。課程內容及學習要求課程內容及學習要求1 1、理論聯系實際；、理論聯系實際；2 2、與相關課程緊密聯系（材料科學基礎（重點復習鐵、與相關課程緊密聯系（材料科學基礎（重點復習鐵碳相圖），金屬材料學等）；碳相圖），金屬材料學等）；3 3、及時歸納、總結、消化，理解為主，記憶為輔；、及時歸納、總結、消化，理解為主，記憶為輔；4 4、補充參考文獻；、補充參考文獻；5 5、適當筆記。、適當筆記。學習方法學習方法 參考書目：參考書目： 胡光立胡光立 謝希文謝希文 鋼的熱處理鋼的熱處理 西北工大出版社西北工大出版社 戚正風戚正風 金屬熱處理原理金屬熱處理原理