热处置、金相制样技术与金相显微技巧等相干有用基本知
1、热处理的作用与意义
热处理：金属热处理是将金属工件或某种材料放在必定的介质中加热到合适的温度，并在此温度中坚持必定时光后，又以不同速度冷却的一种改良材料性能的加工工艺。
金属热处理是机械制作中的主要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改良工件的使用性能。其特色是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所须要的力学性能、物理性能和化学性能，除公道选用材料和各种成形工艺外，热处置工艺往往是必不可少的。钢铁是机械产业中利用Zui广的资料，钢铁显微组织庞杂，可以通过热处理予以把持，所以钢铁的热处理是金属热处理的重要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理转变其力学、物理和化学性能，以获得不同的应用性能。
现代热处置更是将资料的合成与制备紧密联合。
热处理能够改变材料哪些性能？
1、硬度－－各种相干的力学性能；
2、延展性－－材料的可加工性；
3、晶粒大小；
4、相成分；
5、相构造，如可将体心变为面心；
6、致密度与位错密度；
7、第二相粒子的散布、大小、外形与地位；
8、晶界的成分、构造等；
要害：以上各条之间的相互之间的关系。
2、铁碳系中的典范相和典范相组织
一、铁素体（F） ：
碳溶于α- Fe中的间隙固溶体，溶碳才能极差。727℃可达0.0218%
σb：250 ～ 350MPa δ：30 ～ 50% ψ：70 ～ 80%
σ0.2：100～170MPa ak：160～200J/cm2
HBS ：80 ～ 120
良好的塑性与韧性。
在显微镜下，呈明亮的等轴多边外形。
二、奥氏体(A)：
碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，溶碳量较大；奥氏体在高温状况存在；δ： 40 ～ 50% 、 HB S：170 ～ 220 、无磁性。
三、渗碳体(Fe3C)：
Fe与C 形成的金属化合物Fe3C，其含碳量为6.69%，极硬、脆。
σb ：35 MPa、 HV： 800 ～ 820
F、A 、 Fe3C都能溶入合金元素，形成合金固溶体或合金渗碳体起到强化的作用，渗碳体是钢中主要的强化相。它的形状与散布对钢的性能有很大影响。
珠光体：共析改变的产物，是铁素体和渗碳体的混杂物（索氏体和屈氏体）
贝氏体：上贝氏体为铁素体（含过饱和的碳）和渗碳体的混杂物，下贝氏体由铁素体和碳休物组成）
马氏体：过饱和的α-Fe中的间隙固溶体，体心立方
莱氏体：共晶改变所形成的奥氏体和渗碳体的混杂物
渗碳体：铁和碳形成的间隙化合物
奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，面心立方
3、金属热处理的工艺与加热炉
3.1热处理工艺
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相连接，不可间断。
加热是热处理的主要工序之一。金属热处理的加热办法很多，Zui早是采取木炭和煤作为热源，进而运用液体和睦体燃料。电的利用使加热易于把持，且无环境污染。应用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，甚至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件裸露在空气中，经常产生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量下降)，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氛围或掩护氛围中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装办法进行维护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和节制加热温度 ，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标不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外改变需要一定的时间，因此当金属工件表面到达要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完整，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，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺进程中不可缺乏的步骤，冷却方式因工艺不同而不同，重要是把持冷却速度，冷却速度根据冷却介质的不同而相差很远，须要依据具体的钢种和热处理工艺请求来选择不同的冷却介质。Zui普通的是用水作为冷却介质，其次是用油。一般以退火的冷却速度Zui慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的请求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
3.2 热处置方式
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。
依据加热介质、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。钢铁是产业上利用Zui广的金属，而且钢铁显微组织也Zui为庞杂，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、淬火和回火四种基础工艺。
退火是将工件加热到恰当温度，依据资料和工件尺寸采取不同的保温时光，然落后行迟缓冷却，目标是使金属内部组织到达或接近平衡状况，获得良好的工艺性能和应用性能，或者为进一步淬火作组织筹备。
正火是将工件加热到合适的温度后在空气中冷却，正火的后果同退火类似，只是得到的组织更细，常用于改良材料的切削性能，也有时用于对一些请求不高的零件作为终极热处理。
淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。
为了下降钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一恰当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系亲密，经常配合使用，缺一不可。
四把火”随着加热温度和冷却方法的不同，又演化出不同的热处理工艺 。为了获得必定的强度和韧性，把淬火和高温回火联合起来的工艺，称为调质。
某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的恰当温度下坚持较长时间，以进步合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；
在负压氛围或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，坚持处理后工件表面光洁，进步工件的性能，还可以通进渗剂进行化学热处理。
表面热处理是只加热工件表层，以转变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传进工件内部，应用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时到达高温。表面热处理的重要方式有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者转变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时光，从而使工件表层渗透碳、氮、硼和铬等元素。渗透元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
热处理是机械零件和工模具制作进程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐化等。还可以改善毛坯的组织和应力状况，以利于进行各种冷、热加工。
例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，进步塑性 ；齿轮采取准确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗透某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以取代某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全体须要经过热处理方可使用。
金相显微镜的光学体系包含：物镜(objective)、目镜（eyepiece）、光栏(diaphragm)、聚光镜(condenser)四个部分。机械构成包含镜体、载物台(stage)、照明系统与滤光片(filter)。
象差：物空间里一物点发出的光束通过透镜后在象空间成一完美的象点，由此形成的象点叫幻想象点，只有在单色光和近轴光线成象时才是幻想象。实际的光学系同一般都不是在单色近轴光情形下成象，而是在多色宽光束下成象，这种成象与理想成象之间有很大的偏离，这样实际成象与理想成象之间偏离就是光学体系的象差
从象差发生的原因和影响成象质量的性质来看，可以把象差分为两类：一类是单色光成象时的象差，简称单色象差，它有球差、彗差、象散、场曲和畸变五种。另一类是多色光成象时，由于介质折射率随光的波长不同而变更所引起的象差，称为色象差，它有轴向色差和垂轴色差两种。
除轴向色差和球差是属于轴上物点的象差外，其余的都属于轴外物点的象差中，七种象差中，只有畸变不影响象的清楚度，仅损坏物象之间的类似性。
球差：是由于光轴上物点用单色宽光束通过透镜成象时，不同进射调试的光线 折射后交光轴于不同点所发生的。
彗差：由于轴外物点A发出的单色宽光束对光轴不对称，经过光学体系后在幻想象平面上形成一个锥形散射斑，它的外形象拖着尾巴的彗星，因此这种象差称为彗差。
象散：由于阔别光轴的倾斜细光束投射到透镜时，透镜对不同方向的光线有不同的会聚才能所引起的。
色差：由于玻璃对不同波长的单色光具有不同的折射率所引起。
弥补常识： 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐化的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐化的钢。 不锈钢 自本世纪初问世，到现在已有90多年的历史。不锈钢的发现是世界冶金史上的重大成绩，不锈钢的发展为现代产业的发展和科技提高奠定了主要的物资技巧基本。不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展进程中逐步形成了几大类。按组织构造分，分为马氏不锈钢（包含沉淀硬化不锈钢）、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类；按钢中的主要化学成分或钢中的一些特点元素来分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等；按钢的性能特点和用处分类，分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等；按钢的功效特色分类，分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、chao塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特色和钢的化学成分特点以及两者相联合的办法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等，或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。不锈铁不是俗语，通俗以为具有铁磁性的不锈钢，我以为主要指1Cr17(铁素体)系列、1Cr13(马氏体)系列，而Fe以奥氏体情势存在时不具铁磁性。
热处理：金属热处理是将金属工件或某种材料放在必定的介质中加热到合适的温度，并在此温度中坚持必定时光后，又以不同速度冷却的一种改良材料性能的加工工艺。
金属热处理是机械制作中的主要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改良工件的使用性能。其特色是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所须要的力学性能、物理性能和化学性能，除公道选用材料和各种成形工艺外，热处置工艺往往是必不可少的。钢铁是机械产业中利用Zui广的资料，钢铁显微组织庞杂，可以通过热处理予以把持，所以钢铁的热处理是金属热处理的重要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理转变其力学、物理和化学性能，以获得不同的应用性能。
现代热处置更是将资料的合成与制备紧密联合。
热处理能够改变材料哪些性能？
1、硬度－－各种相干的力学性能；
2、延展性－－材料的可加工性；
3、晶粒大小；
4、相成分；
5、相构造，如可将体心变为面心；
6、致密度与位错密度；
7、第二相粒子的散布、大小、外形与地位；
8、晶界的成分、构造等；
要害：以上各条之间的相互之间的关系。
2、铁碳系中的典范相和典范相组织
一、铁素体（F） ：
碳溶于α- Fe中的间隙固溶体，溶碳才能极差。727℃可达0.0218%
σb：250 ～ 350MPa δ：30 ～ 50% ψ：70 ～ 80%
σ0.2：100～170MPa ak：160～200J/cm2
HBS ：80 ～ 120
良好的塑性与韧性。
在显微镜下，呈明亮的等轴多边外形。
二、奥氏体(A)：
碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，溶碳量较大；奥氏体在高温状况存在；δ： 40 ～ 50% 、 HB S：170 ～ 220 、无磁性。
三、渗碳体(Fe3C)：
Fe与C 形成的金属化合物Fe3C，其含碳量为6.69%，极硬、脆。
σb ：35 MPa、 HV： 800 ～ 820
F、A 、 Fe3C都能溶入合金元素，形成合金固溶体或合金渗碳体起到强化的作用，渗碳体是钢中主要的强化相。它的形状与散布对钢的性能有很大影响。
珠光体：共析改变的产物，是铁素体和渗碳体的混杂物（索氏体和屈氏体）
贝氏体：上贝氏体为铁素体（含过饱和的碳）和渗碳体的混杂物，下贝氏体由铁素体和碳休物组成）
马氏体：过饱和的α-Fe中的间隙固溶体，体心立方
莱氏体：共晶改变所形成的奥氏体和渗碳体的混杂物
渗碳体：铁和碳形成的间隙化合物
奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，面心立方
3、金属热处理的工艺与加热炉
3.1热处理工艺
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相连接，不可间断。
加热是热处理的主要工序之一。金属热处理的加热办法很多，Zui早是采取木炭和煤作为热源，进而运用液体和睦体燃料。电的利用使加热易于把持，且无环境污染。应用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，甚至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件裸露在空气中，经常产生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量下降)，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氛围或掩护氛围中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装办法进行维护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和节制加热温度 ，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标不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外改变需要一定的时间，因此当金属工件表面到达要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完整，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，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺进程中不可缺乏的步骤，冷却方式因工艺不同而不同，重要是把持冷却速度，冷却速度根据冷却介质的不同而相差很远，须要依据具体的钢种和热处理工艺请求来选择不同的冷却介质。Zui普通的是用水作为冷却介质，其次是用油。一般以退火的冷却速度Zui慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的请求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
3.2 热处置方式
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。
依据加热介质、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。钢铁是产业上利用Zui广的金属，而且钢铁显微组织也Zui为庞杂，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、淬火和回火四种基础工艺。
退火是将工件加热到恰当温度，依据资料和工件尺寸采取不同的保温时光，然落后行迟缓冷却，目标是使金属内部组织到达或接近平衡状况，获得良好的工艺性能和应用性能，或者为进一步淬火作组织筹备。
正火是将工件加热到合适的温度后在空气中冷却，正火的后果同退火类似，只是得到的组织更细，常用于改良材料的切削性能，也有时用于对一些请求不高的零件作为终极热处理。
淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。
为了下降钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一恰当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系亲密，经常配合使用，缺一不可。
四把火”随着加热温度和冷却方法的不同，又演化出不同的热处理工艺 。为了获得必定的强度和韧性，把淬火和高温回火联合起来的工艺，称为调质。
某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的恰当温度下坚持较长时间，以进步合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；
在负压氛围或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，坚持处理后工件表面光洁，进步工件的性能，还可以通进渗剂进行化学热处理。
表面热处理是只加热工件表层，以转变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传进工件内部，应用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时到达高温。表面热处理的重要方式有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者转变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时光，从而使工件表层渗透碳、氮、硼和铬等元素。渗透元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
热处理是机械零件和工模具制作进程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐化等。还可以改善毛坯的组织和应力状况，以利于进行各种冷、热加工。
例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，进步塑性 ；齿轮采取准确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗透某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以取代某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全体须要经过热处理方可使用。
金相显微镜的光学体系包含：物镜(objective)、目镜（eyepiece）、光栏(diaphragm)、聚光镜(condenser)四个部分。机械构成包含镜体、载物台(stage)、照明系统与滤光片(filter)。
象差：物空间里一物点发出的光束通过透镜后在象空间成一完美的象点，由此形成的象点叫幻想象点，只有在单色光和近轴光线成象时才是幻想象。实际的光学系同一般都不是在单色近轴光情形下成象，而是在多色宽光束下成象，这种成象与理想成象之间有很大的偏离，这样实际成象与理想成象之间偏离就是光学体系的象差
从象差发生的原因和影响成象质量的性质来看，可以把象差分为两类：一类是单色光成象时的象差，简称单色象差，它有球差、彗差、象散、场曲和畸变五种。另一类是多色光成象时，由于介质折射率随光的波长不同而变更所引起的象差，称为色象差，它有轴向色差和垂轴色差两种。
除轴向色差和球差是属于轴上物点的象差外，其余的都属于轴外物点的象差中，七种象差中，只有畸变不影响象的清楚度，仅损坏物象之间的类似性。
球差：是由于光轴上物点用单色宽光束通过透镜成象时，不同进射调试的光线 折射后交光轴于不同点所发生的。
彗差：由于轴外物点A发出的单色宽光束对光轴不对称，经过光学体系后在幻想象平面上形成一个锥形散射斑，它的外形象拖着尾巴的彗星，因此这种象差称为彗差。
象散：由于阔别光轴的倾斜细光束投射到透镜时，透镜对不同方向的光线有不同的会聚才能所引起的。
色差：由于玻璃对不同波长的单色光具有不同的折射率所引起。
弥补常识： 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐化的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐化的钢。 不锈钢 自本世纪初问世，到现在已有90多年的历史。不锈钢的发现是世界冶金史上的重大成绩，不锈钢的发展为现代产业的发展和科技提高奠定了主要的物资技巧基本。不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展进程中逐步形成了几大类。按组织构造分，分为马氏不锈钢（包含沉淀硬化不锈钢）、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类；按钢中的主要化学成分或钢中的一些特点元素来分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等；按钢的性能特点和用处分类，分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等；按钢的功效特色分类，分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、chao塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特色和钢的化学成分特点以及两者相联合的办法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等，或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。不锈铁不是俗语，通俗以为具有铁磁性的不锈钢，我以为主要指1Cr17(铁素体)系列、1Cr13(马氏体)系列，而Fe以奥氏体情势存在时不具铁磁性。
上一篇: 如何考取金相剖析工程师
下一篇: BJ-A手持式金相显微镜
