金属材料与热处理作业指导书

金属材料与热处理作业指导书TOC\o"1-2"\h\u6493第一章材料学基础 3239851.1金属材料的分类 329551.1.1概述 3122701.1.2金属材料的分类方法 375841.1.3概述 4219901.1.4金属材料的结构特点 4131021.1.5概述 4108751.1.6金属材料的功能特点 4294011.1.7概述 5153241.1.8金属材料的制备方法 513230第二章金属材料的力学功能 5266491.1.9弹性 5312041.1.10塑性 6284921.1.11强度 699621.1.12硬度 6122831.1.13疲劳 7242471.1.14断裂 710148第三章金属材料的物理功能 729870第四章金属材料的化学功能 9247201.1.15概述 911761.1.16抗氧化性指标 9326121.1.17影响抗氧化性的因素 9165171.1.18提高抗氧化性的方法 10302131.1.19概述 106541.1.20腐蚀类型 10201681.1.21影响耐腐蚀性的因素 10270861.1.22提高耐腐蚀性的方法 10230511.1.23概述 11174291.1.24磨损类型 1165671.1.25影响耐磨损性的因素 11210101.1.26提高耐磨损性的方法 11247941.1.27概述 1187251.1.28相容性类型 1152751.1.29影响相容性的因素 12239571.1.30提高相容性的方法 126006第五章热处理基本原理 1220691.1.31热处理的定义 1213781.1.32热处理的分类 12251311.1.33奥氏体转变 13182251.1.34珠光体转变 13311481.1.35贝氏体转变 136441.1.36马氏体转变 13307971.1.37加热温度 13211051.1.38保温时间 1331291.1.39冷却速度 13220701.1.40加热设备 13251961.1.41冷却设备 14201471.1.42检测设备 1410452第六章钢的热处理 1421751.1.43概述 14323891.1.44退火工艺 14327201.1.45退火效果 14108851.1.46概述 14216571.1.47正火工艺 14301981.1.48正火效果 1562711.1.49淬火 15114431.1.50回火 1534821.1.51概述 1580801.1.52调质处理工艺 15256281.1.53调质处理效果 157647第七章铸铁的热处理 16139081.1.54目的 16184131.1.55退火工艺 16157841.1.56注意事项 16272821.1.57目的 16206011.1.58正火工艺 16215081.1.59注意事项 16307361.1.60淬火 17216511.1.61回火 1799871.1.62注意事项 17291781.1.63目的 1770901.1.64调质工艺 17190381.1.65注意事项 176098第八章非铁金属的热处理 18195161.1.66概述 1874531.1.67固溶处理 18212021.1.68时效处理 1883431.1.69回归处理 18293861.1.70概述 18289521.1.71固溶处理 18248741.1.72时效处理 18130421.1.73稳定化处理 18283741.1.74概述 1986791.1.75退火处理 1995181.1.76固溶处理 1950791.1.77时效处理 19134531.1.78铜合金的热处理 19188891.1.79锌合金的热处理 19111781.1.80镍合金的热处理 19189981.1.81钴合金的热处理 1926421第九章金属材料的表面处理 2058291.1.82表面处理的概念及意义 20253761.1.83表面处理的方法 20247951.1.84电镀的定义 2090801.1.85电镀的工艺流程 20152701.1.86电镀的种类及应用 20227141.1.87化学镀的定义 20326591.1.88化学镀的工艺流程 21174071.1.89化学镀的种类及应用 21292531.1.90热喷涂 21167701.1.91热喷涂的工艺流程 21215711.1.92热喷涂的应用 21294461.1.93热浸镀 2191731.1.94热浸镀的工艺流程 21243341.1.95热浸镀的应用 229632第十章金属材料与热处理的应用 2214451.1.96概述 22135891.1.97应用实例 22143911.1.98概述 22150201.1.99应用实例 2238911.1.100概述 23162871.1.101应用实例 2380041.1.102概述 23319421.1.103应用实例 23第一章材料学基础1.1金属材料的分类1.1.1概述金属材料是现代工业中应用最广泛的材料之一，其种类繁多，功能各异。为了更好地了解和使用金属材料，有必要对其进行分类。金属材料主要根据其成分、结构和功能特点进行分类。1.1.2金属材料的分类方法（1）按成分分类：可分为纯金属和合金。纯金属是由单一金属元素组成的材料，如铁、铜、铝等。合金是由两种或两种以上金属元素组成的材料，如钢、黄铜、青铜等。（2）按结构分类：可分为晶体和非晶体。晶体是指具有规则排列的原子结构，如铁素体、奥氏体等。非晶体是指原子排列无规则的玻璃态材料。（3）按功能分类：可分为结构材料和功能材料。结构材料主要用于承受载荷和传递力的部件，如建筑钢材、机械零件等。功能材料主要用于实现特定功能，如导电材料、磁性材料、耐腐蚀材料等。第二节金属材料的结构1.1.3概述金属材料的结构决定了其功能，了解金属材料的结构有助于更好地掌握其功能和应用。金属材料的结构主要包括晶体结构、相变和微观组织。1.1.4金属材料的结构特点（1）晶体结构：金属材料的晶体结构主要分为体心立方晶格、面心立方晶格和六方最密堆积晶格三种类型。（2）相变：金属材料的相变是指在一定条件下，材料内部发生的原子排列方式的改变。相变对金属材料的功能产生显著影响，如钢的淬火、回火等热处理工艺。（3）微观组织：金属材料的微观组织是指材料内部原子排列的微观形态，包括晶粒大小、晶界、相界面等。第三节金属材料的功能1.1.5概述金属材料的功能包括力学功能、物理功能、化学功能和工艺功能等方面。了解金属材料的功能有助于合理选用材料，提高产品质量。1.1.6金属材料的功能特点（1）力学功能：包括强度、韧性、硬度、塑性、疲劳强度等。金属材料的力学功能决定了其在工程应用中的承载能力和使用寿命。（2）物理功能：包括导电性、导热性、磁性、弹性等。金属材料的物理功能影响其在特定环境下的使用效果。（3）化学功能：包括抗氧化性、耐腐蚀性、耐高温性等。金属材料的化学功能决定其在特定环境下的稳定性和耐久性。（4）工艺功能：包括可加工性、焊接性、铸造性等。金属材料的工艺功能影响其在生产过程中的加工效率和成本。第四节金属材料的制备1.1.7概述金属材料的制备是指将金属元素或合金元素通过一定的方法合成具有特定结构和功能的材料。制备方法的选择对金属材料的功能和应用领域具有重要影响。1.1.8金属材料的制备方法（1）熔融法：将金属元素或合金元素加热至熔融状态，然后冷却凝固，得到具有一定结构和功能的金属材料。（2）粉末冶金法：将金属粉末或合金粉末通过压制、烧结等工艺，制备成具有一定结构和功能的金属材料。（3）气相沉积法：在真空或低压条件下，将金属元素或合金元素蒸发或升华，然后在基底表面沉积，形成具有特定结构和功能的薄膜。（4）电化学法：利用电解原理，将金属离子还原为金属，沉积在基底表面，制备成具有一定结构和功能的金属材料。（5）生物法制备：利用生物技术，如微生物发酵、生物酶催化等，制备具有特定结构和功能的金属材料。（6）其他方法：如化学气相沉积、激光熔覆、真空熔炼等，根据具体需求选择合适的制备方法。第二章金属材料的力学功能第一节金属材料的弹性与塑性1.1.9弹性金属材料的弹性是指材料在受到外力作用时，能够发生形变，并在外力消失后恢复原状的能力。弹性是金属材料的基本力学功能之一，对于工程设计和使用具有重要意义。（1）弹性形变：金属材料在受到外力作用时，产生的形变分为弹性形变和塑性形变。弹性形变是指材料在应力作用下发生的可逆形变。（2）弹性模量：弹性模量是衡量材料弹性大小的指标，表示单位应力作用下产生的弹性形变程度。弹性模量越大，材料的弹性越好。1.1.10塑性金属材料的塑性是指材料在受到外力作用时，能够发生永久性形变而不破坏的能力。塑性是金属材料加工和使用过程中的重要功能。（1）塑性形变：金属材料在受到外力作用时，产生的塑性形变是指不可逆的形变。（2）塑性指标：常见的塑性指标有延伸率、断面收缩率等，它们反映了材料在受力过程中的塑性变形程度。第二节金属材料的强度与硬度1.1.11强度金属材料的强度是指材料在受到外力作用时，抵抗破坏的能力。强度是金属材料的基本力学功能之一，对于保证材料在使用过程中的安全性。（1）抗拉强度：抗拉强度是指材料在拉伸过程中，单位面积上所能承受的最大拉力。（2）抗压强度：抗压强度是指材料在压缩过程中，单位面积上所能承受的最大压力。（3）抗弯强度：抗弯强度是指材料在弯曲过程中，单位面积上所能承受的最大弯曲力。1.1.12硬度金属材料的硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力。硬度是衡量材料耐磨性和抗咬合性的重要指标。（1）布氏硬度：布氏硬度试验法是通过测量压痕直径来计算硬度的方法，适用于较软的金属材料。（2）洛氏硬度：洛氏硬度试验法是通过测量压痕深度来计算硬度的方法，适用于较硬的金属材料。第三节金属材料的韧性金属材料的韧性是指材料在受到冲击载荷时，抵抗破坏的能力。韧性对于防止材料在冲击载荷下突然断裂具有重要意义。（1）冲击韧性：冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下，单位面积上所能承受的最大能量。（2）韧性指标：常见的韧性指标有冲击功、冲击韧性等，它们反映了材料在冲击载荷下的抗断裂能力。第四节金属材料的疲劳与断裂1.1.13疲劳金属材料的疲劳是指材料在反复应力作用下，产生损伤、裂纹并最终断裂的现象。疲劳是导致金属材料失效的主要原因之一。（1）疲劳极限：疲劳极限是指材料在反复应力作用下，能够承受的最大应力，而不发生疲劳破坏。（2）疲劳寿命：疲劳寿命是指材料在反复应力作用下，达到疲劳破坏时的循环次数。1.1.14断裂金属材料的断裂是指材料在受到外力作用时，失去连续性和承载能力的现象。断裂是金属材料失效的严重形式。（1）断裂类型：金属材料的断裂类型有脆性断裂、韧性断裂和疲劳断裂等。（2）断裂机理：断裂机理是研究材料断裂过程和原因的学科，包括断裂韧性、断裂韧性指标等。第三章金属材料的物理功能第一节金属材料的导热性金属材料的导热功能是指材料在温度差的作用下，热量从高温区域向低温区域传递的能力。导热性对于金属材料的加工、使用及功能优化具有重要意义。金属材料的导热性主要取决于以下因素：（1）原子排列：原子排列紧密的金属，导热功能较好。这是因为紧密排列的原子之间，自由电子的数量较多，热量传递速率较快。（2）电子浓度：电子浓度高的金属，导热功能较好。这是因为电子在金属中运动时，可以携带热量，电子浓度越高，热量传递速率越快。（3）温度：金属材料的导热功能随温度的升高而降低。这是因为温度升高，原子振动加剧，电子运动受到阻碍，导热功能减弱。（4）材料纯度：纯度越高的金属，导热功能越好。这是因为杂质元素会影响原子排列，降低导热功能。第二节金属材料的导电性金属材料的导电性是指材料在电场作用下，电荷载体（如电子）在材料内部移动的能力。导电性对于金属材料的加工、应用及功能优化具有重要作用。金属材料的导电性主要取决于以下因素：（1）原子结构：金属原子结构中，自由电子数量越多，导电功能越好。（2）电子浓度：电子浓度高的金属，导电功能较好。（3）温度：金属材料的导电功能随温度的升高而降低。这是因为温度升高，原子振动加剧，电子运动受到阻碍，导电功能减弱。（4）材料纯度：纯度越高的金属，导电功能越好。这是因为杂质元素会影响电子运动，降低导电功能。第三节金属材料的磁性金属材料的磁性是指材料在外磁场作用下，内部磁矩发生取向排列的现象。磁性对于金属材料的加工、应用及功能优化具有重要价值。金属材料的磁性主要分为以下几种：（1）铁磁性：铁磁性材料在外磁场作用下，内部磁矩发生取向排列，表现出强烈的磁性。如铁、钴、镍等。（2）顺磁性：顺磁性材料在外磁场作用下，内部磁矩发生取向排列，但磁性较弱。如铝、镁、钛等。（3）抗磁性：抗磁性材料在外磁场作用下，内部磁矩发生取向排列，但磁性方向与外磁场相反。如铜、银、金等。金属材料的磁性受以下因素影响：（1）原子结构：原子结构中，未成对电子数量越多，磁性越强。（2）温度：温度升高，磁性减弱。这是因为温度升高，原子振动加剧，磁矩取向排列受到阻碍。（3）材料纯度：纯度越高的金属，磁性越好。这是因为杂质元素会影响磁矩取向排列。第四节金属材料的膨胀与收缩金属材料的膨胀与收缩是指材料在温度变化时，体积和尺寸发生改变的现象。膨胀与收缩对于金属材料的加工、使用及功能优化具有重要影响。金属材料的膨胀与收缩主要取决于以下因素：（1）原子排列：原子排列紧密的金属，膨胀系数较小；原子排列稀疏的金属，膨胀系数较大。（2）温度：温度升高，金属材料的体积和尺寸增大；温度降低，金属材料的体积和尺寸减小。（3）材料成分：不同成分的金属，膨胀系数不同。如铜、铝、铁等金属的膨胀系数各不相同。（4）材料状态：金属材料的内部应力、组织结构等状态也会影响膨胀与收缩。在实际应用中，金属材料的膨胀与收缩应引起重视，以避免因膨胀或收缩导致的结构变形、裂纹等问题。通过对金属材料的膨胀与收缩功能进行研究和控制，可以提高金属材料的加工和使用功能。第四章金属材料的化学功能第一节金属材料的抗氧化性1.1.15概述金属材料的抗氧化性是指材料在高温环境下抵抗氧化作用的能力。抗氧化性是金属材料化学功能的重要组成部分，关系到材料在高温环境下的使用寿命和可靠性。1.1.16抗氧化性指标金属材料的抗氧化性通常用氧化速度、氧化动力学曲线和氧化膜的保护性等指标来衡量。氧化速度是指单位时间内材料表面氧化层的厚度增加量；氧化动力学曲线描述了氧化过程中材料质量变化与时间的关系；氧化膜的保护性则是指氧化膜对材料内部基体的保护作用。1.1.17影响抗氧化性的因素（1）金属材料的成分：不同元素对氧化过程的影响不同，如铝、硅、铬等元素具有较好的抗氧化性。（2）材料的组织结构：材料的组织结构会影响氧化膜的形成和生长，进而影响抗氧化性。（3）环境因素：温度、气氛、压力等环境因素对金属材料的抗氧化性有很大影响。1.1.18提高抗氧化性的方法（1）合理选择金属材料：根据使用环境选择具有良好抗氧化性的材料。（2）表面处理：采用涂层、镀层等方法，在材料表面形成保护层，提高抗氧化性。（3）改善热处理工艺：通过热处理改变材料的组织结构，提高抗氧化性。第二节金属材料的耐腐蚀性1.1.19概述金属材料的耐腐蚀性是指材料在特定环境下抵抗腐蚀破坏的能力。腐蚀是金属材料在化学、电化学和力学作用下发生破坏的过程，对材料的功能和使用寿命产生严重影响。1.1.20腐蚀类型金属材料的腐蚀类型包括均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。其中，均匀腐蚀是指材料表面受到均匀的腐蚀作用；局部腐蚀是指材料表面局部区域发生腐蚀；应力腐蚀是指材料在应力作用下发生的腐蚀；疲劳腐蚀是指材料在交变应力作用下发生的腐蚀。1.1.21影响耐腐蚀性的因素（1）金属材料的成分：不同元素对腐蚀过程的抵抗能力不同，如铬、镍、钼等元素具有较好的耐腐蚀性。（2）材料的组织结构：材料的组织结构会影响腐蚀过程，如晶界、相界等部位容易发生腐蚀。（3）环境因素：温度、湿度、介质等环境因素对金属材料的耐腐蚀性有很大影响。1.1.22提高耐腐蚀性的方法（1）合理选择金属材料：根据使用环境选择具有良好耐腐蚀性的材料。（2）表面处理：采用涂层、镀层等方法，在材料表面形成保护层，提高耐腐蚀性。（3）改善热处理工艺：通过热处理改变材料的组织结构，提高耐腐蚀性。第三节金属材料的耐磨损性1.1.23概述金属材料的耐磨损性是指材料在摩擦过程中抵抗磨损的能力。磨损是金属材料在相对运动过程中，由于摩擦、腐蚀、疲劳等因素导致的表面损伤和材料损耗。1.1.24磨损类型金属材料的磨损类型包括粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。其中，粘着磨损是指材料表面因粘着作用导致的磨损；磨粒磨损是指材料表面受到硬质颗粒的切削作用导致的磨损；疲劳磨损是指材料在交变应力作用下发生的磨损；腐蚀磨损是指材料在腐蚀环境下发生的磨损。1.1.25影响耐磨损性的因素（1）金属材料的成分：不同元素对磨损过程的抵抗能力不同，如碳、铬、钼等元素具有较好的耐磨损性。（2）材料的组织结构：材料的组织结构会影响磨损过程，如硬度、韧性等功能。（3）环境因素：温度、湿度、介质等环境因素对金属材料的耐磨损性有很大影响。1.1.26提高耐磨损性的方法（1）合理选择金属材料：根据使用环境选择具有良好耐磨损性的材料。（2）表面处理：采用涂层、镀层等方法，在材料表面形成保护层，提高耐磨损性。（3）改善热处理工艺：通过热处理改变材料的组织结构，提高耐磨损性。第四节金属材料的相容性1.1.27概述金属材料的相容性是指不同金属或合金在接触过程中，相互之间不发生有害反应的能力。相容性对金属材料的连接、焊接、复合等工艺具有重要意义。1.1.28相容性类型金属材料的相容性包括电化学相容性、热力学相容性和力学相容性。其中，电化学相容性是指不同金属或合金在电化学反应中的相互作用；热力学相容性是指不同金属或合金在热力学过程中的相互作用；力学相容性是指不同金属或合金在力学功能上的相互作用。1.1.29影响相容性的因素（1）金属材料的成分：不同元素对相容性的影响不同，如铜、镍、钴等元素具有较好的相容性。（2）材料的组织结构：材料的组织结构会影响相容性，如晶界、相界等部位容易发生有害反应。（3）环境因素：温度、湿度、介质等环境因素对金属材料的相容性有很大影响。1.1.30提高相容性的方法（1）合理选择金属材料：根据使用环境选择具有良好相容性的材料。（2）表面处理：采用涂层、镀层等方法，在材料表面形成保护层，提高相容性。（3）改善热处理工艺：通过热处理改变材料的组织结构，提高相容性。第五章热处理基本原理第一节热处理的定义与分类1.1.31热处理的定义热处理是指将金属工件在一定的加热、保温和冷却过程中，通过改变其内部组织结构，从而获得所需功能的工艺方法。热处理可以改善金属的机械功能、物理功能和化学功能，提高其使用寿命和可靠性。1.1.32热处理的分类（1）按照加热方式分类：（1）普通热处理：包括退火、正火、淬火、回火等。（2）表面热处理：包括感应加热、火焰加热、激光加热等。（2）按照冷却方式分类：（1）水冷：适用于淬火等工艺。（2）油冷：适用于高速钢等材料。（3）空气冷却：适用于退火、正火等工艺。（3）按照热处理目的分类：（1）改善加工功能：如退火、正火等。（2）提高机械功能：如淬火、回火等。（3）提高耐腐蚀功能：如固溶处理、时效处理等。第二节热处理过程中的组织转变1.1.33奥氏体转变奥氏体转变是指金属在加热过程中，由原始组织转变为奥氏体组织的过程。奥氏体是一种具有面心立方晶格的固溶体，具有良好的可塑性。1.1.34珠光体转变珠光体转变是指金属在冷却过程中，由奥氏体组织转变为珠光体组织的过程。珠光体是由铁素体和渗碳体组成的混合物，具有良好的强度和韧性。1.1.35贝氏体转变贝氏体转变是指金属在冷却过程中，由奥氏体组织转变为贝氏体组织的过程。贝氏体是一种具有针状结构的组织，具有较高的强度和韧性。1.1.36马氏体转变马氏体转变是指金属在冷却过程中，由奥氏体组织转变为马氏体组织的过程。马氏体是一种具有体心立方晶格的组织，具有较高的硬度和耐磨性。第三节热处理工艺参数1.1.37加热温度加热温度是热处理过程中的关键参数，直接影响金属的组织转变。加热温度应高于金属的相变温度，以保证组织转变充分进行。1.1.38保温时间保温时间是热处理过程中的另一个重要参数，它决定了金属内部组织转变的均匀程度。保温时间应根据金属的厚度、成分和加热方式等因素确定。1.1.39冷却速度冷却速度是热处理过程中影响金属功能的关键因素。冷却速度越快，金属的硬化程度越高，但韧性降低。应根据金属的成分和功能要求选择合适的冷却速度。第四节热处理设备1.1.40加热设备加热设备主要包括电阻炉、感应炉、气体炉等。加热设备的选择应根据热处理工艺、工件尺寸和产量等因素确定。1.1.41冷却设备冷却设备主要包括水槽、油槽、空气冷却装置等。冷却设备的选择应根据冷却速度、工件尺寸和产量等因素确定。1.1.42检测设备检测设备主要包括温度控制器、热电偶、金相显微镜等。检测设备用于监测热处理过程中的温度、组织和功能等参数，以保证热处理质量。第六章钢的热处理第一节钢的退火1.1.43概述钢的退火是一种热处理工艺，旨在降低钢的硬度，提高其塑性和韧性，消除内应力，改善组织功能。退火处理广泛应用于钢材的加工和生产过程中。1.1.44退火工艺（1）完全退火：将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一段时间，然后炉冷至600℃以下，再空冷。（2）不完全退火：将钢加热到Ac1～Ac3之间，保温一段时间，然后炉冷至600℃以下，再空冷。（3）等温退火：将钢加热到Ac3以上，保温一段时间，然后迅速冷却到某一温度，保温一段时间，再空冷。1.1.45退火效果退火处理可以使钢的组织变得更加均匀，消除内应力，降低硬度，提高塑性和韧性，为后续加工提供良好的条件。第二节钢的正火1.1.46概述钢的正火是一种热处理工艺，旨在改善钢的组织功能，提高其力学功能。正火处理适用于低碳钢和低合金钢。1.1.47正火工艺（1）完全正火：将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一段时间，然后空冷。（2）不完全正火：将钢加热到Ac1～Ac3之间，保温一段时间，然后空冷。1.1.48正火效果正火处理可以使钢的组织变得更加均匀，提高强度和硬度，降低塑性和韧性，适用于提高钢的力学功能。第三节钢的淬火与回火1.1.49淬火（1）概述：淬火是一种将钢加热到Ac3以上，保温一段时间，然后迅速冷却的热处理工艺，旨在提高钢的硬度和耐磨性。（2）淬火工艺：将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一段时间，然后水冷或油冷。（3）淬火效果：淬火处理后，钢的硬度和耐磨性显著提高，但塑性和韧性降低。1.1.50回火（1）概述：回火是将淬火后的钢在低于Ac1的温度下保温一段时间，然后冷却的热处理工艺，旨在消除淬火应力，稳定组织，提高钢的综合功能。（2）回火工艺：将淬火后的钢加热到150～200℃、300～400℃或500～600℃，保温一段时间，然后空冷。（3）回火效果：回火处理后，钢的硬度、强度和耐磨性得到适当调整，塑性和韧性得到提高，内应力得到消除。第四节钢的调质处理1.1.51概述钢的调质处理是将淬火和回火相结合的一种热处理工艺，旨在获得优异的综合功能，适用于重要结构件和高功能钢材。1.1.52调质处理工艺（1）淬火：将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一段时间，然后水冷或油冷。（2）回火：将淬火后的钢加热到150～200℃、300～400℃或500～600℃，保温一段时间，然后空冷。1.1.53调质处理效果调质处理后，钢的组织均匀，硬度、强度、塑性和韧性得到良好匹配，适用于承受复杂载荷的重要结构件。第七章铸铁的热处理第一节铸铁的退火1.1.54目的铸铁退火的目的主要是消除铸件内部应力，改善铸铁的塑性和韧性，降低硬度，提高切削功能。1.1.55退火工艺（1）退火温度：通常在600700℃范围内进行，具体温度根据铸铁成分及功能要求确定。（2）保温时间：保温时间根据铸件厚度及退火温度确定，一般每小时加热厚度为2530mm。（3）冷却方式：退火后采用缓慢冷却，以避免产生新的应力。1.1.56注意事项（1）退火前应对铸件进行清洁处理，去除表面油污、锈蚀等。（2）退火过程中应严格控制温度，避免过热或欠热。（3）退火后应对铸件进行力学功能测试，以保证达到预期功能。第二节铸铁的正火1.1.57目的铸铁正火的主要目的是改善铸铁的力学功能，提高强度和硬度，降低塑性。1.1.58正火工艺（1）正火温度：通常在800900℃范围内进行，具体温度根据铸铁成分及功能要求确定。（2）保温时间：保温时间根据铸件厚度及正火温度确定，一般每小时加热厚度为2530mm。（3）冷却方式：正火后采用空气冷却。1.1.59注意事项（1）正火前应对铸件进行清洁处理。（2）正火过程中应严格控制温度，避免过热或欠热。（3）正火后应对铸件进行力学功能测试。第三节铸铁的淬火与回火1.1.60淬火（1）目的：提高铸铁的硬度和耐磨性。（2）工艺：将铸件加热至800900℃，保温一定时间后，迅速放入水或油中冷却。1.1.61回火（1）目的：消除淬火产生的应力，提高铸铁的塑性和韧性。（2）工艺：将淬火后的铸件加热至200300℃，保温一定时间后，自然冷却。1.1.62注意事项（1）淬火前应对铸件进行清洁处理。（2）淬火过程中应严格控制温度和时间，避免过热或欠热。（3）回火过程中应保证温度均匀，避免局部过热。（4）淬火和回火后应对铸件进行力学功能测试。第四节铸铁的调质处理1.1.63目的铸铁调质处理的目的是使铸铁具有良好的综合力学功能，包括强度、硬度和韧性。1.1.64调质工艺（1）预热：将铸件加热至500600℃，保温一定时间。（2）淬火：将预热后的铸件加热至800900℃，保温一定时间后，迅速放入水或油中冷却。（3）回火：将淬火后的铸件加热至200300℃，保温一定时间后，自然冷却。1.1.65注意事项（1）调质处理前应对铸件进行清洁处理。（2）调质过程中应严格控制温度和时间，避免过热或欠热。（3）回火过程中应保证温度均匀，避免局部过热。（4）调质处理后应对铸件进行力学功能测试。第八章非铁金属的热处理第一节铝合金的热处理1.1.66概述铝合金具有密度小、强度高、耐腐蚀性好等优点，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。铝合金的热处理工艺对其功能具有显著影响，主要包括固溶处理、时效处理、回归处理等。1.1.67固溶处理固溶处理是将铝合金加热至一定温度，保持一段时间后，快速冷却，使合金元素充分固溶于基体中，以提高铝合金的力学功能和耐腐蚀功能。固溶处理的关键参数包括加热温度、保温时间和冷却速度。1.1.68时效处理时效处理是铝合金热处理的重要环节，分为自然时效和人工时效。时效处理可以使铝合金中的过剩相析出，提高其强度和硬度。时效处理的工艺参数包括时效温度、时效时间和时效方式。1.1.69回归处理回归处理是将时效后的铝合金加热至较低温度，保持一段时间后，快速冷却。通过回归处理，可以调整铝合金的微观组织，改善其力学功能。第二节镁合金的热处理1.1.70概述镁合金具有密度低、比强度高、阻尼功能好等优点，广泛应用于航空航天、汽车等领域。镁合金的热处理主要包括固溶处理、时效处理和稳定化处理。1.1.71固溶处理镁合金的固溶处理工艺与铝合金类似，关键参数包括加热温度、保温时间和冷却速度。固溶处理可以提高镁合金的力学功能和耐腐蚀功能。1.1.72时效处理镁合金的时效处理工艺与铝合金类似，通过时效处理可以使过剩相析出，提高镁合金的强度和硬度。时效处理的工艺参数包括时效温度、时效时间和时效方式。1.1.73稳定化处理稳定化处理是将镁合金加热至一定温度，保持一段时间后，缓慢冷却。稳定化处理可以降低镁合金的时效敏感性，提高其耐腐蚀功能。第三节钛合金的热处理1.1.74概述钛合金具有高强度、低密度、优良的耐腐蚀功能和高温功能，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。钛合金的热处理主要包括退火、固溶处理和时效处理。1.1.75退火处理退火处理是将钛合金加热至一定温度，保持一段时间后，缓慢冷却。退火处理可以消除内应力，提高钛合金的塑性和韧性。1.1.76固溶处理钛合金的固溶处理工艺与铝合金、镁合金类似，关键参数包括加热温度、保温时间和冷却速度。固溶处理可以提高钛合金的力学功能和耐腐蚀功能。1.1.77时效处理钛合金的时效处理工艺与铝合金、镁合金类似，通过时效处理可以使过剩相析出，提高钛合金的强度和硬度。时效处理的工艺参数包括时效温度、时效时间和时效方式。第四节其他非铁金属的热处理1.1.78铜合金的热处理铜合金的热处理主要包括退火、固溶处理和时效处理。退火处理可以消除内应力，提高塑性；固溶处理可以提高力学功能和耐腐蚀功能；时效处理可以使过剩相析出，提高强度和硬度。1.1.79锌合金的热处理锌合金的热处理主要包括退火和时效处理。退火处理可以消除内应力，提高塑性；时效处理可以使过剩相析出，提高强度和硬度。1.1.80镍合金的热处理镍合金的热处理主要包括退火、固溶处理和时效处理。退火处理可以消除内应力，提高塑性；固溶处理可以提高力学功能和耐腐蚀功能；时效处理可以使过剩相析出，提高强度和硬度。1.1.81钴合金的热处理钴合金的热处理主要包括退火、固溶处理和时效处理。退火处理可以消除内应力，提高塑性；固溶处理可以提高力学功能和耐腐蚀功能；时效处理可以使过剩相析出，提高强度和硬度。第九章金属材料的表面处理第一节表面处理的概述1.1.82表面处理的概念及意义金属材料的表面处理是指通过物理、化学或电化学方法，在材料表面形成一层具有一定功能的覆盖层，以提高金属材料的耐磨性、耐腐蚀性、导电性、焊接性、装饰性等功能。表面处理技术在航空、航天、汽车、电子、机械制造等领域具有重要意义。1.1.83表面处理的方法金属材料的表面处理方法主要包括电镀、化学镀、热喷涂、热浸镀等。这些方法在工艺特点、应用范围和效果上各有优劣，可根据实际需求选择合适的表面处理方法。第二节电镀1.1.84电镀的定义电镀是一种利用电流在电解液中使金属离子还原，沉积在导电基体表面的方法。电镀层具有美观、耐腐蚀、耐磨、导电等功能。1.1.85电镀的工艺流程（1）准备工作：清洗、抛光、除油、除锈等；（2）电镀：根据所需镀种选择合适的电解液和电流；（3）后处理：清洗、干燥、钝化等。1.1.86电镀的种类及应用（1）镀锌：用于提高钢铁材料的耐腐蚀性；（2）镀镍：用于提高材料的耐腐蚀性、导电性；（3）镀铬：用于提高材料的耐磨性、耐腐蚀性；（4）镀金：用于提高材料的导电性、装饰性。第三节化学镀1.1.87化学镀的定义化学镀是一种无需电流，通过化学反应在材料表面形成金属或其他物质薄膜的方法。1.1.88化学镀的工艺流程（1）准备工作：清洗、抛光、除油、除锈等；（2）化学镀：将材料浸入含有金属离子的溶液中，在一定温度和pH值下进行反应；（3）后处理：清洗、干燥、钝化等。1.1.89化学镀的种类及应用（1）化学镀镍：用于提高材料的耐腐蚀性、耐磨性；（2）化学镀铜：用于提高材料的导