热处理工艺一般包含加热、保温、冷却三个进程,有时只有加热和冷却两个进程。这些进程相互衔接,不行间断。加热是热处理的重要工序。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用广的金属,而且钢铁显微组织也为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度较快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
感应热处理设备具有加热速度快、节约能量、不氧化脱碳、不污染环境以及生产效率高等多方面优点,这些优越性为热处理工作者广泛认同,因此近十几年来发展很快。当然这一实际需求,也大大促进国产感应热处理设备的发展和技术提升。以长春的中国一汽为例,该公司拥有感应热处理设备近100多台,其中近十年新增或更新的设备就有50台,几乎全部是可控硅中频设备和IGBT**音频设备。现在一汽的中型卡车的感应热处理零件重量以达到291.3kg,占全部热处理零件的52%。
热处理设备工业生产的能量来源主要是以煤炭和石油为主,**范围内工业生产规模的扩大使得能源危机问题日益加重,致使能源价格大幅上涨,**出了各国的承受范围;与此同时,工业生产难免会引起环境污染问题恶化,工业废弃物的排放所引发的恶果正在影响着人类的正常生产生活。为了缓解上述问题,各国都在致力于新型替代能源材料的开发和应用,目前受到普遍认可的新型替代能源非生物能源莫属,生物能源的造价成本低廉,且原材料随处可见,是节能工业炉的选择。