錾子的刃磨与热处理基本操作技术

学习要求

·了解热处理的定义、目的、分类及作用；

·掌握钢加热和保温的目的；

·掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线；

·熟悉钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺及应用；

·了解表面热处理的目的及应用。

学习重点

·钢加热及保温的目的；

·奥氏体晶粒度的概念及影响因素；

·共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体的转变产物及组织形貌、性能特点；

·过冷奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；

·各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种、零件的范围。

材料史话

中国古代热处理

公元前14～前11世纪的殷代时期，在金箔锤制过程中已采用了退火处理。白口铸铁柔化退火工艺的创始也不晚于战国初期 （公元前5世纪），这是中国古代热处理技术的一项重大发明。战国后期 （公元前3世纪）已对熟铁进行渗碳淬火。西汉以来，淬火工艺已得到较普遍的应用。

1968年河北满城出土的西汉刘胜 （卒于公元前113年）的佩剑，经分析，表面有明显的渗碳层，并经淬火，其硬度为900～1170HV，而中心低碳部分的硬度为220～300 HV。表面硬度较高，锋利耐磨，而中心则有很好的韧性，不易折断。刘胜的错金书刀经过渗碳局部淬火后，刃部和刃背获得硬韧兼备的效果，可见当时刀、剑的热处理工艺已具有很高的水平。

热处理是指将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到室温的一种热加工工艺，钢的热处理工艺曲线如图5-1所示。热处理是机械制造工艺中一个不可缺少的组成部分，它能改善零件的加工性能，提高材料的使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命。据统计，机床制造中有60％～70％的零件，汽车、拖拉机制造中有70％～80％的零件都要进行热处理，各种工具和轴承几乎全部要进行热处理。可见，热处理在机械制造中占有非常重要的地位。

图5-1 钢的热处理工艺曲线

根据热处理加热和冷却方式的不同，可分为普通热处理（即退火、正火、淬火、回火）和表面热处理 （即表面淬火和化学热处理）。

任何热处理工艺都包括加热、保温和冷却三个阶段。它可以用温度—时间坐标图形来表示。如图5-1所示，此曲线称为热处理工艺曲线。热处理中保温的目的是使工件热透，组织转变均匀。

例如用T7钢制造一把钳工用的錾子 （图5-2），若不进行热处理，即使錾子刃口磨得很好，在使用时刃口也会很快发生卷刃 （图5-3）；若将已磨好錾子的刃口局部加热至一定温度以上，保温以后进行水冷及其他热处理工艺，则錾子将变得锋利而有韧性。在使用过程中，即使用錾子经常敲打，錾子也不易发生卷刃和崩裂现象。热处理工艺不但可以强化金属材料，充分挖掘材料性能潜力，降低结构重量，节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量，大幅度延长机器零件的使用寿命。

图5-2 T7钢錾子

图5-3 刀的卷刃