热处理是改变某些金属力学性能的一种常用方法。能够改变金属的硬度、韧性和强度,同时使其化学成分保持不变,这是一种很好的方法,可以使金属适应环境的需要和使用金属的工作要求。热处理金属有许多不同的方法,其中最流行的方法之一是通过一种叫做淬火的方法。
淬火是一种金属热处理工艺。淬火涉及金属的快速冷却,以调整其原始状态的力学性能。为了执行淬火过程,金属被加热到高于正常条件的温度,通常高于其再结晶温度,但低于其熔化温度。金属可以在这个温度下保持一定的时间,以使热“吸收”材料。一旦金属保持在所需的温度,它就会在介质中淬火,直到恢复到室温为止。还可以对金属进行长时间淬火,使淬火过程中的冷却度分布在整个材料的厚度上。
淬火介质
有各种各样的淬火介质可以执行淬火过程。每种介质都有其独特的淬火性能。对介质使用类型的考虑包括淬火速度、淬火介质环境关切、淬火介质更换和淬火介质成本。以下是淬火介质的主要类型:
空气油水卤水空气
空气是一种流行的淬火介质,用于冷却淬火金属。可负担性是空气的主要好处之一;它的可负担性是它在地球上大量存在的结果。事实上,任何被加热,然后被允许冷却到室温的材料,只要被单独放置,就会被认为是被气淬的。当空气淬火在被淬火的金属周围被压缩和强迫时,它也会被更有意地执行。这冷却部分比静止空气更快,虽然压缩空气可能仍然冷却许多金属太慢,以改变力学性能。
油
与压缩空气相比,油能更快地淬火加热的金属。为了用油淬火,加热的部分被降低到一个装满某种类型的油的储罐中。油也可以冲洗通过该部分。由于不同的冷却速度和闪点,使用不同类型的油往往取决于应用程序。
水
水也能迅速使受热的金属淬火。它能比油更快地冷却金属。以类似于油淬火的方式,水箱里装满了水,加热的金属被淹没在里面。它也可以被冲洗通过一个部分。水的好处之一是媒体的易燃性不受关注。
卤水
盐水是水和盐的混合物。盐水比空气、水和油冷却得快。其原因是,盐和水的混合物阻止了空气球的形成,当它被放置在一个加热的金属。这意味着更多的金属表面将被液体覆盖,而不是气泡。
淬火硬化钢
钢的力学性能对淬火是非常敏感的,因此在讨论淬火过程时应特别提到钢。通过被称为淬火硬化的淬火过程,钢被提升到高于其再结晶温度的温度,并通过淬火过程迅速冷却。与缓慢冷却相比,快速淬火改变了钢的晶体结构。随着钢的碳含量和合金化元素的增加,钢在经历淬火硬化过程中,会产生更硬、更脆的组织,如马氏体或贝氏体。这些显微组织提高了钢的强度和硬度。然而,它们确实使钢容易开裂,延性大幅度降低。因此,一些钢在淬火硬化过程后进行退火或正火。
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