金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一。

      金屬具有不透明金屬光澤良好的導熱和導電性并且其導電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質。金屬內部原子具有規律性排列的固體（即晶體）。固溶體是個（或幾個）組元的原子（化合物）溶入另個組元的晶格中，而仍保持另組元的晶格類型的固態金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之，與其他加工工藝相比，熱處理般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。 其特點是改善工件的內在質量，而這般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學性能物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。 另外，鋁銅鎂鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識。早在公元前770～前222年，中國人在生產實踐中就已發現，銅鐵的性能會因溫cnc鋁型材加工度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農具的重要工藝。 公元前世紀，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發展。中國省易燕下都出土的兩把劍和把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經過淬火的。隨著淬火技術的發展，人們逐漸發現淬冷劑對淬火質量的影響。國蜀人蒲元曾在今斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到取水淬火的。 這說明中國在古代就注意到不同水質的冷卻能力了，同時也注意了油和尿的冷卻能力。中國出土的西漢(公元前206～公元24)靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達0.6%以上，說明已應用了滲碳工藝。但當時作為個人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發展很慢。1863年，英國金相學家和地質學家展示了鋼鐵在顯微鏡下的種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內部會發生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉變為種較硬的相。 法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論，以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎。與此同時，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。1850～1880年，對于應用各種氣體(諸如氫氣煤氣氧化碳等)進行保護加熱曾有系列專利。 1889～1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。世紀以來，金屬物理的發展和其他新技術的移植應用，使金屬熱處理工藝得到更大發展。個顯著的進展是1901～1925年，在工業生產中應用轉筒爐進行氣體滲碳；30年代出現露點電位差計,使爐內氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用氧化碳紅外儀氧探頭等進步控制爐內氣氛碳勢的方法；60年代，熱處理技術運用了等離子場的作用，發展了離子滲氮滲碳工藝；激光電子束技術的應用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。 加熱是熱處理的重要工序之。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，鋁件加工且無環境污染。 利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發生氧化脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數之，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質量的主要問題。 加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉變需要定的，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持定，使內外溫度致，使顯微組織轉變完全，這段稱為保溫。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，般就沒有保溫，而化學熱處理的保溫往往較長。冷卻也是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。 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樣的冷卻速度進行淬硬。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理表面熱處理和化學熱處理大類。 根據加熱介質加熱溫度和冷卻方法的不同，每大類又可分為若干不同的熱處理工藝。同種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當的速度冷卻，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。 鋼鐵整體熱處理大致有退火正火淬火和回火種基本工藝。退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進步淬火作組織準備。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，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對些要求不高的零CNC精密車加工件作為最終熱處理。“把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝。 為了獲得定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。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溫度下保持較長，以提高合金的硬度強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。 把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，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，還可以通入滲劑進行化學熱處理。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。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或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰感應電流激光和電子束等。 化學熱處理是通過改變工件表層化學成分組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳氮或其它合金元素的介質(氣體液體固體)中加熱，保溫較長，從而使工件表層滲入碳氮硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。 化學熱處理的主要方法有滲碳滲氮滲金屬。熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能，如耐磨耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態，以利于進行各種冷熱加工。 例如白口鑄鐵經過長退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成倍或幾倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經過熱處理方可使用。完全退火又稱重結晶退火，般簡稱為退火，這種退火主要用于亞鋁合金CNC加工廠家共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結構。般常作為些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預先熱處理。球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。 其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準備。去應力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在定以后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。．淬火時，最常用的冷卻介質是鹽水，水和油。 鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產生淬不硬的軟點，但卻易使工件變形嚴重，甚至發生開裂。而用油作淬火介質只適用于過冷奧氏體的穩定性比較大的些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。2．獲得工件所要求的機械性能，工件經淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同性能的要求，可以通過適當回火的配合來調整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。2．退火annealing將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度，保溫段后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。 8．回火將經過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持定，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。9．鋼的碳氮共滲碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應用較為廣泛。 中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。10．調質處理quenchingandtempering般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。 調質處理廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿螺栓齒輪及軸類等。調質處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，般在HB200—350之間。 低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度般為HRC58－64。 中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度般為HRC35－50。 高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度般為HB200－330。

      在特殊情況下需在帶壓和帶電的設備上進行焊接時，應經過工作安全分析，制定作業方案，采取安全措施，并經屬地主管批準，辦理作業許可后，方可作業。精密零部件加工廠禁止在裝有易燃物品的容器上或油漆未干的結構或其它物體上進行焊接。禁止在儲有易燃易爆物品的房間內進行焊接。
      般，單件產品，可交由師傅，自己全權處理；大批量零件，必須由專人下料，開粗，粗加工和精加工才可以快速有效的生產。為了保證加工精度，粗精加工最好分開進行。因為粗加工時，切削量大，工件所受切削力夾緊力大，發熱量多，以及加工表面有較顯著的加工硬化現象，工件內部存在著較大的內應力，如果粗粗加工連續進行，則精加工后的零件精度會因為應力的重新分布而很快喪失。對于某些加工精度要求高的零件。

      金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一。

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