鋁鑄件熱處理工藝

　　鋁鑄件熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱是鋁鑄件熱處理的重要工序之一。

　　鋁鑄件熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。

　　鋁鑄件加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于鋁鑄件熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。

　　加熱溫度是鋁鑄件熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證鋁鑄件熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和鋁鑄件熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。

　　另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面鋁鑄件熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒有保溫時(shí)間，而化學(xué)鋁鑄件熱處理的保溫時(shí)間往往較長。

　　冷卻也是鋁鑄件熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。

　　金屬鋁鑄件熱處理工藝大體可分為整體鋁鑄件熱處理、表面鋁鑄件熱處理和化學(xué)鋁鑄件熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的鋁鑄件熱處理工藝。同一種金屬采用不同的鋁鑄件熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵鋁鑄件熱處理工藝種類繁多。

　　整體鋁鑄件熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬鋁鑄件熱處理工藝。鋼鐵整體鋁鑄件熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

　　退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。

　　正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善低碳材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終鋁鑄件熱處理。

　　淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體鋁鑄件熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。

  “四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的鋁鑄件熱處理工藝。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的鋁鑄件熱處理工藝稱為時(shí)效處理。

　　把壓力加工形變與鋁鑄件熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變鋁鑄件熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的鋁鑄件熱處理稱為真空鋁鑄件熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)鋁鑄件熱處理。

　　表面鋁鑄件熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的鋁鑄件熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面鋁鑄件熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱鋁鑄件熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

　　化學(xué)鋁鑄件熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬鋁鑄件熱處理工藝?；瘜W(xué)鋁鑄件熱處理與表面鋁鑄件熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)鋁鑄件熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其它鋁鑄件熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)鋁鑄件熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

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