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1、金属热处理原理及工艺金属热处理原理及工艺 Heat Treatment of Metals什么是热处理？什么是热处理？悬挂式热处理生产线悬挂式热处理生产线什么是热处理？什么是热处理？热处理：热处理：通过在固态下加热、保温和冷却，通过在固态下加热、保温和冷却，使钢材内部的组织结构发生变化，使钢材内部的组织结构发生变化，获得所需性能的一种工艺方法。获得所需性能的一种工艺方法。热处理的作用和地位热处理的作用和地位热处理作用：热处理作用：提高和控制材料性能提高和控制材料性能消除或降低各种铸、锻、焊等热加工工消除或降低各种铸、锻、焊等热加工工 艺造成的缺陷、细化晶粒、消除偏析、艺造成的缺陷、细化晶粒、消
2、除偏析、降低内应力。降低内应力。减轻产品重量减轻产品重量提高产品可靠性和使用寿命提高产品可靠性和使用寿命没有没有“万能万能”的材料，只有的材料，只有“最好最好”的材料！的材料！热处理是达到材料使用效能的重要技术与工艺手段！热处理是达到材料使用效能的重要技术与工艺手段！热处理与材料强化关系热处理与材料强化关系材料微观强化机制：材料微观强化机制：晶界强化晶界强化固溶强化固溶强化位错强化位错强化沉淀强化和弥散强化沉淀强化和弥散强化调幅分解强化调幅分解强化有序强化有序强化热处理的作用和地位热处理的作用和地位强化原理强化原理-基本途径基本途径-热处理技术热处理技术 热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加
3、工等的特点是只热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。铸造铸造轧制轧制热处理的作用和地位热处理的作用和地位国际工业界公认：国际工业界公认：“热处理技术的先进程度是保证机械制热处理技术的先进程度是保证机械制造造 技术先进与否和保证产品质量关键因素。技术先进与否和保证产品质量关键因素。”在机床制造中约在机床制造中约60-70%60-70%的零件要经过热处理。的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%70-80%。至于模具、滚动轴承
4、则要至于模具、滚动轴承则要100%100%经过热处理。经过热处理。热处理的作用和地位热处理的作用和地位金属热处理的发展大体经历了：金属热处理的发展大体经历了：民间技艺阶段民间技艺阶段 实验技术科学阶段实验技术科学阶段 理论科学阶段理论科学阶段热处理发展概况热处理发展概况我国热处理行业现状：我国热处理行业现状：1.1.企业数量企业数量 热处理企业约热处理企业约1500015000家家,全民所有制企业约占全民所有制企业约占80%,80%,个个体民营和股份制企业占体民营和股份制企业占20%20%。职工总数约。职工总数约3737万人，其中技万人，其中技术人员比例平均为术人员比例平均为8%8%，管理人员
5、约，管理人员约9%9%，全国热处理年营，全国热处理年营业额约业额约310310亿元。亿元。热处理发展概况热处理发展概况我国和美国热处理生产的主要差距我国和美国热处理生产的主要差距我国生产效率比美国低我国生产效率比美国低26倍倍我国专业厂数量与美国相比差我国专业厂数量与美国相比差35倍倍美国热处理生产利润率是我国的美国热处理生产利润率是我国的30倍倍美国热处理年营业额是我国的美国热处理年营业额是我国的25倍，但能源消耗比我国少倍，但能源消耗比我国少40我国少无氧化热处理比重约我国少无氧化热处理比重约30，美国在，美国在80以上以上我国热处理工艺落后，生产自动化程度低。我国热处理工艺落后，生产自动
6、化程度低。热处理行业现状：热处理行业现状：2.2.国内有代表性成果国内有代表性成果 上海交通大学的金属相变理论和强韧化机理、对马上海交通大学的金属相变理论和强韧化机理、对马氏体、贝氏体的组织形态氏体、贝氏体的组织形态-精细结构精细结构-预相变机制；形预相变机制；形状记忆合金与超塑合金中相变机制；控制渗碳、渗氮和状记忆合金与超塑合金中相变机制；控制渗碳、渗氮和热过程温度热过程温度-应力场的计算机模拟。应力场的计算机模拟。哈尔滨工业大学的金属形变强化的理论，金属再结哈尔滨工业大学的金属形变强化的理论，金属再结晶规律，形变热处理后不同组织和性能之间关系。晶规律，形变热处理后不同组织和性能之间关系。西
7、北工业大学的贝氏体相变理论和贝氏体钢及贝氏体西北工业大学的贝氏体相变理论和贝氏体钢及贝氏体热处理。热处理。西安交通大学的低碳马氏体和小能量多次冲击理论。西安交通大学的低碳马氏体和小能量多次冲击理论。热处理发展概况热处理发展概况3.3.热处理标准化热处理标准化19801980年前，有年前，有1212项国标和冶标项国标和冶标(YB)(YB)冶金质量标准，机冶金质量标准，机标标(JB)(JB)中只有中只有8 8项热处理标准；项热处理标准；1981198119851985年完成年完成2121项标准的制修订；项标准的制修订；19861986年年3 3月成立热处理标准化技术委员会；月成立热处理标准化技术委
8、员会；20002000年年7676项国标和行标，绝大部分内容是热处理通用项国标和行标，绝大部分内容是热处理通用技术标准和工艺标准技术标准和工艺标准热处理发展概况热处理发展概况4.4.热处理行业、学术团体热处理行业、学术团体中国热处理行业协会中国热处理行业协会中国机械工程学会热处理学会中国机械工程学会热处理学会出版期刊：出版期刊：金属热处理金属热处理、金属材料热处理学报金属材料热处理学报、中国热处理技术通讯中国热处理技术通讯、国外金属热处理国外金属热处理热处理发展概况热处理发展概况5.热处理发展方向热处理发展方向 （1）绿色热处理）绿色热处理 新型淬火介质和淬火方法新型淬火介质和淬火方法 真空热
9、处理，可控气氛热处理真空热处理，可控气氛热处理 合理利用余热合理利用余热 热处理发展概况热处理发展概况6.热处理发展方向热处理发展方向 （2）热处理工艺和设备的改进）热处理工艺和设备的改进 多参数热处理多参数热处理 复合热处理复合热处理：两种或两种以上的热处理工艺复合，两种或两种以上的热处理工艺复合，或将热处理与其它加工工艺复合。或将热处理与其它加工工艺复合。热处理发展概况热处理发展概况 6.热处理发展方向热处理发展方向 （2）热处理工艺和设备的改进）热处理工艺和设备的改进 热处理新的加热源和新的加热方式热处理新的加热源和新的加热方式 新的加热源新的加热源 ：激光束、电子束、等离子体电弧：激光
10、束、电子束、等离子体电弧 新的加热方式新的加热方式 ：真空加热、可控气氛加热：真空加热、可控气氛加热-少无氧化加热少无氧化加热 热处理发展概况热处理发展概况 6.热处理发展方向热处理发展方向 （3）材料相变的理论发展与新材料的紧密结合）材料相变的理论发展与新材料的紧密结合 （4）热处理生产的自动化）热处理生产的自动化热处理发展概况热处理发展概况自动化：自动化：计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助生产计算机辅助生产(CAM)、计算机辅助选材计算机辅助选材(CAMS)、热处理事务办公自动化热处理事务办公自动化(OA)、热处理数据库和专家系统等。热处理数据库和专家系统等。它为热处理工艺
11、的优化设计、工艺过程的自动控制、它为热处理工艺的优化设计、工艺过程的自动控制、质量检测与统计分析等，提供了先进的工具和手段质量检测与统计分析等，提供了先进的工具和手段 课程内容及学习要求课程内容及学习要求金金属属热热处处理理原理原理工艺工艺及及描述热处理时钢中组织转变的规律描述热处理时钢中组织转变的规律（金属固态相变原理）（金属固态相变原理）根据热处理原理制定的温度、根据热处理原理制定的温度、时间、介质等工艺参数。时间、介质等工艺参数。1 1、了解材料热处理的研究领域；、了解材料热处理的研究领域；2 2、掌握金属材料中固态相变的基本理论；、掌握金属材料中固态相变的基本理论；3 3、掌握材料热处
12、理强韧化基本原理和基本工艺；、掌握材料热处理强韧化基本原理和基本工艺；4 4、掌握典型零件的热处理工艺方法。、掌握典型零件的热处理工艺方法。课程内容及学习要求课程内容及学习要求1 1、理论联系实际；、理论联系实际；2 2、与相关课程紧密联系（材料科学基础（重点复习铁、与相关课程紧密联系（材料科学基础（重点复习铁碳相图），金属材料学等）；碳相图），金属材料学等）；3 3、及时归纳、总结、消化，理解为主，记忆为辅；、及时归纳、总结、消化，理解为主，记忆为辅；4 4、补充参考文献；、补充参考文献；5 5、适当笔记。、适当笔记。学习方法学习方法 参考书目：参考书目：胡光立胡光立 谢希文谢希文 钢的热处理钢的热处理 西北工大出版社西北工大出版社 戚正风戚正风 金属热处理原理金属热处理原理 机械工业出版社机械工业出版社 赵连城赵连城 金属热处理原理金属热处理原理 哈工大出版社哈工大出版社 刘云旭刘云旭 金属热处理原理金属热处理原理 机械工业出版社机械工业出版社 安云铮安云铮 热处理工艺热处理工艺 机械工业出版社机械工业出版社采用教材：采用教材：金属固态相变金属固态相变 徐洲徐洲 赵连城主编赵连城主编 金属热处理工艺学金属热处理工艺学 自编讲义自编讲义参考书目参考书目
1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第一章 绪论
