金屬(金屬材料的基本知識)
1.金屬材料的基本知識
金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷/熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。
所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來的性能，它包括機械性能、物理性能、化學性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。在機械制造業(yè)中，一般機械零件都是在常溫，常壓和非強烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過程中各機械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能（或稱為力學性能）。 所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷/熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。
1 鑄造性 金屬材料能用鑄造方法獲得合格鑄件的能力稱為鑄造性。鑄造性包括流動性、收縮性和偏析傾向等。流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，流動性愈好，愈易鑄造細薄精致的鑄件。收縮性是指鑄件凝固時體積收縮的程度，收縮愈小，鑄件凝固時變形愈小。 偏析是指化學成分不均勻，偏析愈嚴重，鑄件各部位的性能愈不均勻，鑄件的可靠性愈小。
2 切削加工性 金屬材料的切削加工性系指金屬接受切削加工的能力，也是指金屬經(jīng)過切削加工而成為合乎要求的工件的難易程度。 通常可以切削后工作表面的粗糙程度、切削速度和刀具磨損程度來評價金屬的切削加工性。
3 焊接性 焊接性是指金屬在特定結(jié)構(gòu)和工藝條件下通過常用焊接方法獲得預期質(zhì)量要求的焊接接頭的性能。它包括兩個方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對使用要求的適用性。 焊接性一般根據(jù)焊接時產(chǎn)生的裂紋敏感性和焊縫區(qū)力學性能的變化來判斷。 點擊下列鏈接，了解更多焊接知識！ 一張圖看懂金屬材料焊接（上）——焊接基礎(chǔ) 一張圖看懂金屬材料焊接（下）——焊接材料型號 焊接材料選用表，千萬別錯過，必須收藏！ 最先進的焊接技術(shù)工藝匯總 新型焊接技術(shù)，前景不可限量
4 可鍛性 可鍛性是材料在承受錘鍛、軋制、拉拔、擠壓等加工工藝時會改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。 它實際上是金屬塑性好壞的一種表現(xiàn)，金屬材料塑性越高，變形抗力就越小，則可鍛性就越好。 可鍛性好壞主要決定于金屬的化學成分、顯微組織、變形溫度、變形速度及應力狀態(tài)等因素。
5 沖壓性 沖壓性是指金屬經(jīng)過沖壓變形而不發(fā)生裂紋等缺陷的性能。許多金屬產(chǎn)品的制造都要經(jīng)過沖壓工藝，如汽車殼體、搪瓷制品坯料及鍋、盆、孟、壺等日用品。 為保證制品的質(zhì)量和工藝的順利進行，用于沖壓的金屬板、帶等必須具有合格的沖壓性能。
6 頂鍛性 頂鍛性是指金屬材料承受打鉚、徽頭等的頂鍛變形的性能。金屬的頂鍛性，是用頂鍛試驗測定的。
7 冷彎性 金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂的性能，稱為冷彎性。 出現(xiàn)裂紋前能承受的彎曲程度（彎曲程度一般用彎曲角度α（外角）或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小）愈大，則材料的冷彎性能愈好。
8 熱處理工藝性 熱處理是指金屬或合金在固態(tài)范圍內(nèi)，通過一定的加熱、保溫和冷卻方法，以改變金屬或合金的內(nèi)部組織，而得到所需性能的一種工藝操作。 熱處理工藝性就是指金屬經(jīng)過熱處理后其組織和性能改變的能力，包括淬硬性、淬透性、回火脆性等。
2.金屬材料的基本知識
金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。
包括純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等。 （注：金屬氧化物（如氧化鋁）不屬于金屬材料）意義：人類文明的發(fā)展和社會的進步同金屬材料關(guān)系十分密切。
繼石器時代之后出現(xiàn)的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應用為其時代的顯著標志?，F(xiàn)代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
種類：金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。①黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90%以上的工業(yè)純鐵，含碳 2%~4%的鑄鐵，含碳小于 2%的碳鋼，以及各種用途的結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金 不銹鋼、精密合金等。
廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。②有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。
有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數(shù)小。③特種金屬材料包括不同用途的結(jié)構(gòu)金屬材料和功能金屬材料。
其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態(tài)金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復合材料等。 性能：一般分為工藝性能和使用性能兩類。
所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應能力。
由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來的性能，它包括力學性能、物理性能、化學性能等。
金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。在機械制造業(yè)中，一般機械零件都是在常溫、常壓和非常強烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過程中各機械零件都將承受不同載荷的作用。
金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為力學性能（過去也稱為機械性能）。金屬材料的力學性能是零件的設(shè)計和選材時的主要依據(jù)。
外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對金屬材料要求的力學性能也將不同。常用的力學性能包括：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。
3.金屬材料的基本知識
金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。
所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷/熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來的性能，它包括機械性能、物理性能、化學性能等。
金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。在機械制造業(yè)中，一般機械零件都是在常溫，常壓和非強烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過程中各機械零件都將承受不同載荷的作用。
金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能（或稱為力學性能）。 所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷/熱加工條件下表現(xiàn)出來的性能。
金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。
1 鑄造性 金屬材料能用鑄造方法獲得合格鑄件的能力稱為鑄造性。鑄造性包括流動性、收縮性和偏析傾向等。
流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，流動性愈好，愈易鑄造細薄精致的鑄件。收縮性是指鑄件凝固時體積收縮的程度，收縮愈小，鑄件凝固時變形愈小。
偏析是指化學成分不均勻，偏析愈嚴重，鑄件各部位的性能愈不均勻，鑄件的可靠性愈小。 2 切削加工性 金屬材料的切削加工性系指金屬接受切削加工的能力，也是指金屬經(jīng)過切削加工而成為合乎要求的工件的難易程度。
通?？梢郧邢骱蠊ぷ鞅砻娴拇植诔潭取⑶邢魉俣群偷毒吣p程度來評價金屬的切削加工性。 3 焊接性 焊接性是指金屬在特定結(jié)構(gòu)和工藝條件下通過常用焊接方法獲得預期質(zhì)量要求的焊接接頭的性能。
它包括兩個方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二是使用性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對使用要求的適用性。 焊接性一般根據(jù)焊接時產(chǎn)生的裂紋敏感性和焊縫區(qū)力學性能的變化來判斷。
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可鍛性好壞主要決定于金屬的化學成分、顯微組織、變形溫度、變形速度及應力狀態(tài)等因素。 5 沖壓性 沖壓性是指金屬經(jīng)過沖壓變形而不發(fā)生裂紋等缺陷的性能。
許多金屬產(chǎn)品的制造都要經(jīng)過沖壓工藝，如汽車殼體、搪瓷制品坯料及鍋、盆、孟、壺等日用品。 為保證制品的質(zhì)量和工藝的順利進行，用于沖壓的金屬板、帶等必須具有合格的沖壓性能。
6 頂鍛性 頂鍛性是指金屬材料承受打鉚、徽頭等的頂鍛變形的性能。金屬的頂鍛性，是用頂鍛試驗測定的。
7 冷彎性 金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂的性能，稱為冷彎性。 出現(xiàn)裂紋前能承受的彎曲程度（彎曲程度一般用彎曲角度α（外角）或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小）愈大，則材料的冷彎性能愈好。
8 熱處理工藝性 熱處理是指金屬或合金在固態(tài)范圍內(nèi)，通過一定的加熱、保溫和冷卻方法，以改變金屬或合金的內(nèi)部組織，而得到所需性能的一種工藝操作。 熱處理工藝性就是指金屬經(jīng)過熱處理后其組織和性能改變的能力，包括淬硬性、淬透性、回火脆性等。
4.金屬熱處理基礎(chǔ)知識
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種工藝。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱
加熱是熱處理的重要工序之一。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，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，以至浮動粒子進行間接加熱。
金屬加熱時，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(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理目的不同而異，但一般都是加熱到某特性轉(zhuǎn)變溫度以
上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，
使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。冷卻
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。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行淬硬。
5.6.2金屬與礦物冶煉基礎(chǔ)知識
1、1.自然界中有以_____金屬_____存在的礦物 例如：___金礦_____.
多數(shù)金屬都是以_________化合物形式____存在于礦物中____________.
2.一氧化碳還原氧化鐵實驗：
1）實驗開始時應先___通一氧化碳__再____加熱____，目的是____趕走試管中的空氣________.
2） 實驗結(jié)束時應先_停止加熱_繼續(xù)_通一氧化碳__，目的是_防止生成的鐵被氧化___________.
3） 為何要進行尾氣處理：__一氧化碳有毒__.
4） 該實驗的原理：_3CO+Fe2O3__=3CO2+2Fe___________5） 該實驗的現(xiàn)象___試管中紅色逐漸變成黑色粉___產(chǎn)生氣體通入石灰水后變渾濁。_________.
3.氫氣還原氧化銅的現(xiàn)象：_黑色變紅色___，有水生成__________原理：_H2+CuO=H2O+Cu_______________.
1） 裝有氧化銅的試管口要略向下傾斜_____防止生成的水倒流會試管底部。__________________________.
2） 試管內(nèi)的氧化銅應如何放置____平鋪在試管底部_______________________________.
3） 通氫氣的導管應插到什么位置？試管底部__為什么？_將試管里的空氣趕盡_________________.
4）堿式碳酸銅受熱分解的現(xiàn)象：_藍色變成黑色，有水生成，產(chǎn)生氣體通入石灰水后變渾濁___原理：__Cu2(OH)2CO3=CO2+H2O+2CuO_______________.
6.鋼材最基礎(chǔ)知識
1、碳素鋼的定義及鋼中五元素 含碳2%以下的鐵碳合金稱為鋼。
碳素鋼中的五元素是指化學成份中的主要組成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、錳、硫、磷）。其次是在煉鋼過程中不可避免地會混入氣體，含O、H、N（氧、氫、氮）。
此外，用鋁—硅脫氧鎮(zhèn)靜工藝中，必然在鋼水中含有 Al，當Als（酸溶鋁）≥0。020%時， 還有細化晶粒的作用。
2、鋼鐵是怎樣煉成的？ 煉鋼的主要任務(wù)是按所煉鋼種的質(zhì)量要求，調(diào)整鋼中碳和合金元素含量到規(guī)定范圍之內(nèi)，并使P、S、H、O、N等雜質(zhì)的含量降至允 許限量之下。 煉鋼過程實質(zhì)上是一個氧化過程，爐料中過剩的碳被氧化，燃燒成CO氣體逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后進入爐渣中。
S部份進入 煉渣中，部份則生成SO2排出。當鋼水成份和溫度達到工藝要求后，即可出鋼。
為了除去鋼中過剩的氧及調(diào)整化學成份，可以添加脫氧劑和鐵合金或合金元素。 3、轉(zhuǎn)爐煉鋼簡介 從魚雷車運來的鐵水經(jīng)過脫硫、擋渣等處理后即可倒入轉(zhuǎn)爐中作為主要爐料，另加10% 以下的廢鋼。
然后，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧燃燒，鐵 水中的過量碳被氧化并放出大量熱量，當探頭測得達到預定的低碳含量時，即停止吹氧 并出鋼。一般在鋼包中需進行脫氧及調(diào)整成份操作；然后在鋼液表面拋上碳化稻殼防止鋼水被氧化，即可送往連鑄或模鑄工區(qū)。
對要求高的鋼種可增加底吹氬、RH真空處理、噴粉處理（噴SI—CA粉及變性石灰）可以有效降低鋼中的氣體與夾雜，并有進一步降 碳及降硫的作用。在這些爐外精煉措施后還可以最終微調(diào)成份，滿足優(yōu)質(zhì)鋼材的需求。
4、初軋 模鑄鋼錠采取熱裝、熱送新工藝，進入均熱爐加熱，然后通過初軋機及鋼坯連軋機軋成板坯、管坯、小方坯等初軋產(chǎn)品，經(jīng)過切頭、切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品質(zhì)產(chǎn)品則還需對初軋坯進行扒皮和探傷，檢驗合格后入庫。 目前初軋廠的產(chǎn)品有初軋板坯、軋制方坯、氧氣瓶用鋼坯、齒輪用圓管坯、鐵路車輛用車軸坯及塑模用鋼等。
初軋板坯主要供應熱軋廠作為原料；軋制方坯除部份外供，主要送往高速線材軋機作原料。 由于連鑄板坯的先進性，初軋板坯的需求量大為削減，因此轉(zhuǎn)向上述其它產(chǎn)品了。
5、熱連軋 用連鑄板坯或初軋板坯作原料，經(jīng)步進式加熱爐加熱，高壓水除鱗后進入粗軋機，粗軋料經(jīng)切頭、尾、再進入精軋機，實施計算機 控制軋制，終軋后即經(jīng)過層流冷卻（計算機控制冷卻速率）和卷取機卷取、成為直發(fā)卷。直發(fā)卷的頭、尾往往呈舌狀及魚尾狀，厚度、寬度精度較差，邊部常存在浪形、折邊、塔形等缺陷。
其卷重較重、鋼卷內(nèi)徑為760mm。（一般制管行業(yè)喜歡使用。）
將直發(fā)卷經(jīng)切頭、切尾、切邊及多道次的矯直、平整等精整線處理后，再切板或重卷，即成為：熱軋鋼板、平整熱軋鋼卷、縱切帶等產(chǎn)品。 熱軋精整卷若經(jīng)酸洗去除氧化皮并涂油后即成熱軋酸洗板卷。
該產(chǎn)品有局部替代冷軋板的趨向，價格適中，深受廣大用戶喜愛。 寶鋼新投資的一條熱軋酸洗線正在緊張建設(shè)中。
6、冷連軋 用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進行冷連軋，其成品為軋硬卷，由于連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使軋硬卷的強度、硬度上升、韌塑指標下降，因此沖壓性能將惡化，只能用于簡單變形的零件。 軋硬卷可作為熱鍍鋅廠的原料，因為熱鍍鋅機組均設(shè)置有退 火線。
軋硬卷重一般在6~13.5噸，鋼卷內(nèi)徑為610mm。 一般冷連軋板、卷均應經(jīng)過連續(xù)退火（CAPL機組）或罩式爐退火消除冷作硬化及軋制應力，達到相應標準規(guī)定的力學性能指標。
冷軋鋼板的表面質(zhì)量、外觀、尺寸精度均優(yōu)于熱軋板，且其產(chǎn)品厚度右軋薄至0.18mm左右，因此深受廣大用戶青睞。 以冷軋鋼卷為基板進行產(chǎn)品的深加工，成為高附加值產(chǎn)品。
如電鍍鋅、熱鍍鋅、耐指紋電鍍鋅、彩涂鋼板卷及減振復合鋼板、PVC 復膜鋼板等，使這些產(chǎn)品具有美觀、高抗腐蝕等優(yōu)良品質(zhì)，得到了廣泛應用。 冷軋鋼卷經(jīng)退火后必須進行精整，包括切頭、尾、切邊、矯平、平整、重卷、或縱剪切板等。
冷軋產(chǎn)品廣泛應用于汽車制造、家電 產(chǎn)品、儀表開關(guān)、建筑、辦公家具等行業(yè)。鋼板捆包后的每包重量為3~5噸。
平整分卷重一般為3~10噸/卷。鋼卷內(nèi)徑610mm。
7、鋼的力學性能 7.1拉力試驗 按標準制備的拉力試樣，安裝在拉力試驗機的夾頭內(nèi)，對試樣緩慢施加單軸向拉伸應力，直至試樣被拉斷為止的試驗稱作拉力試驗。 7.1.1強度 金屬材料在外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力叫強度。
強度指標包括：比例極限、彈性極限、屈服強度、抗拉強度等。 7.1.2比例極限 對金屬施加拉力，金屬存在著力與變形成直線比例的階段，而這個階段的最大極限負荷Pp除以試樣的原橫截面積即為比例極限，用 σ P表示。
7.1.3彈性極限 金屬受外力作用發(fā)生了變形，外力去掉后，能完全恢復原來的形狀，這種變形稱為彈性變形。金屬能保持彈性變形的最大應力稱為彈性極限，用σe表示。
7.1.4抗拉強度 試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大負荷除以原橫截面積所得的應力，稱作抗拉強度，用σb表示。當材料所受的外應力大于其抗拉強度時，將會發(fā)生斷裂。
因此σb越高，則表示它能承受愈大的外應。
7.金屬熱處理基礎(chǔ)知識
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種工藝。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱加熱是熱處理的重要工序之一。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，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，以至浮動粒子進行間接加熱。
金屬加熱時，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(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理目的不同而異，但一般都是加熱到某特性轉(zhuǎn)變溫度以上，以獲得高溫組織。
另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致， 使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。
冷卻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。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行淬硬。
8.金屬材料及熱處理的基本知識是什么
金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一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(nèi)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(nèi)在質(zhì)量，而這一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(yè)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(nèi)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(chǎn)實踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會因溫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(nóng)具的重要工藝。 公元前六世紀，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(fā)展。
中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬火的。 隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對淬火質(zhì)量的影響。
三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質(zhì)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）中山靖王墓中的寶劍，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(fā)展很慢。 1863年，英國金相學家和地質(zhì)學家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內(nèi)部會發(fā)生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。
法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。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、一氧化碳等）進行保護加熱曾有一系列專利。 1889~1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。
二十世紀以來，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個顯著的進展是1901~1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應用轉(zhuǎn)筒爐進行氣體滲碳；30年代出現(xiàn)露點電位差計，使爐內(nèi)氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法60年代，熱處理技術(shù)運用了等離子場的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)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。
