铁铸造厂的热处理

钢的淬火、回火、正火和退火

热处理是保证铸钢件机械性能的重要步骤。通过成型、浇注、落砂和清洗，铸件得到了最终的形状——但可能没有足够的强度或弹性来满足最终的使用。通过以不同的速度加热和冷却金属，铸造厂可以改变其机械性能。

但是热量的应用是如何改变金属的强度和柔韧性的呢?

结晶与金属性能

当熔化的金属冷却时，它冻结成晶体结构。在显微镜下，这些结构看起来就像冬天在玻璃上形成的冰晶。每个结构从中心点开始生长，直到与另一个晶体结构相遇。这些结构构成了金属的“颗粒”。

正如不同的冬季条件会产生各种各样的霜冻图案一样，变化的温度也会改变形成金属的晶体。它们产生的纹理通常是看不见的，但当金属被酸腐蚀时就会显露出来。

合金中晶粒的形状和关系决定了其力学性能。当金属受到撞击时，圆形颗粒会互相滑动，使其凹陷，而不是保持坚固或折断。扁平的颗粒可能堆积在一起，互相支撑，就像墙上的砖块;比圆颗粒更强，但仍有一定的可动性。锯齿状的、联锁的颗粒可能根本没有任何支点。金属的热处理可以重塑其结晶，从而改变其晶粒，从而改变金属的性能。

加工硬化的金属

一个铁匠在他的铁匠铺前敲打一块发光的金属板的形象，虽然它不再是一个常见的景象，但人们很快就能辨认出来。然而，在人类历史的大部分时间里，铁匠会机械地加工金属，使其更坚固。今天，不再是由铁匠手工制作，钢是经常轧制的用机械使它变硬。

描绘谷物结构解释了工作硬化功能如何。金属内的圆粒变形，它们的新形状为金属强度提供。例如，在冷轧中，圆形晶粒被压低并拉伸以变得更加棒状。这些杆互相支撑，就像束中的棍子一样。史密斯或金属工可以锤击，扭曲，热，凉爽，伸展物体以改变谷物的形状。如果谷物在撞击时没有地方可以去，它们形成一种不可移动的无弹性基质，这增加了金属硬度。

然而，这种硬度是有代价的:强度可能使材料变脆。形状不规则的颗粒不容易相互滑动:它们是楔在一起的。任何足够大的撞击——比颗粒间的结合强度更大的撞击——都会使它们破碎。

金属热处理

铸造厂开始创造所需的钢的机械性能选择合金产生这些特征的物质。然而，当铸件冷却时，对这种金属的结晶几乎没有控制。因为结晶会产生金属的机械性能，除非进一步处理，否则合金可能不会表现出最佳状态。铸造厂可以通过定时加热和冷却金属来做到这一点。

热处理是一种无损地改变材料性能的方法。它有时是加工硬化金属的次要工艺，但它是铸造厂的首选，因为铸件已经是正确的形状，不能加工。

结晶几乎总是从外表面开始并向内移动，特别是在大型铸件中，铸件的外壳和中心之间有很大的温差。晶体生长不规则，通常在靠近表面的地方更尖锐，可塑性更差。它们通常更圆，因此越往里越软。铸造形状和金属内部的缺陷或夹杂物会影响冷却速率，导致金属中出现具有不同力学性能的区域。这些差异会引起金属内部应变，从而导致金属疲劳或失效。热处理可以使铸造厂回到金属内部，重新排列组成金属的晶体。

浸泡

浸泡是形成所有热处理方法基础的过程。热处理依赖于金属低于熔点的“再结晶”温度。在再结晶过程中，碳被释放并扩散到金属中，根据热量、碳含量和时间从一种分子形态转移到另一种分子形态。碳的这种运动改变了金属的结晶模式，因此携带不同的材料特性。铁碳相图显示了在不同的加热时间和温度下奥氏体、铁素体、珠光体和渗碳体晶粒的形成。淬火钢中的另一种晶粒结构马氏体是由冷冲击奥氏体形成的。

因此，浸泡是使铸件达到再结晶点以上的过程。热处理规定的浸泡“温度时间”允许金属中的晶体熔化和转化。观察铁-碳相循环可以帮助铸造厂知道在温度下保持铸件多长时间，以允许碳的特定扩散。

在铁-碳相循环的大部分(但不是全部)过程中，对铸造或加工过的金属进行浸泡可以使其不那么硬和脆。随着金属颗粒的生长变得更有规律，它们变得更圆，并且可以在相互滑动的冲击下重新排列。此外，由于铸件达到了相同的温度，其结晶通常比新浇铸的结晶更均匀。

退火

退火从浸泡开始，然后通过非常慢慢地延续，让钢制炉中的钢冷却。铸造工人关闭炉子，允许温和，温度控制下降。在加热和冷却的同时，在整个物体中存在热稠度，这意味着存在很少的内部应力：发生具有不同结晶性能的金属的“区域”。已经退火的金属通常是非常可延展的，延展性，拉伸强度和伸长率增加。由于冷却曲线缓慢而导致退火金属的晶粒尺寸通常非常大。

正常化

归一化金属意味着通过浸泡使其加速重结晶温度，然后将其从炉中拉出并允许其在大气中冷却。在标准化金属中，退火金属的许多性质是明显的，但由于冷却不太相同，谷物往往常规。仍然，比在冷冻金属中发现的更小的温差意味着归一化产物的常规产品不太脆。

在标准化中发现的冷却速率在金属中产生比退火在金属中的较小的颗粒，这意味着通常，它比退火金属更强或更硬。

淬火

如果需要很高的硬度呢?在制造工具和机器部件时，软化金属可能会达不到目的。

热处理可以使硬度达到规定的一致。为了在钢中创造硬度，铸造厂将钢浸泡到奥氏体为主要分子，然后将其在较冷的油或强制空气中淬火。当奥氏体受到冷冲击时，它会产生一种轻微不规则的晶体结构，称为马氏体。由于每个马氏体分子中的碳畸变，这种材料变得更硬。

由于淬火是由外而内发生的，大的物体会经历快速结晶的压力，从而导致金属内部的压力。如果淬火太过极端，这些力有时会引起裂纹。由于这个原因，水淬对于大型钢制品来说并不常见，因为水淬会导致温度急剧下降，从而导致裂纹的形成。油和空气的冷却都没有那么剧烈。

然而，并非只有钢才进行淬火硬化。铸造厂用水淬火。非钢金属可能不会承受同样的内部压力，因为它们的相和分子结构会不同。锰是在比钢高得多的温度下进行水淬而不会开裂。然而，温度的差异是如此之大，以至于任何淬火处理的大量能量都可能出错!下面是一件锰钢铸件淬火过程中残留砂芯引起的爆炸。亚博棋牌官网首页依赖铸造的Len Cranmore现在，我们的销售经理在这个爆炸中受到了来自的，但必须盖出超级沙子弹射开始的小火。

回火

找到合适的硬度和延性的混合物也可以通过一个称为回火的过程来实现。回火通常是对淬火钢进行的，使其在保持一定硬度的同时减少脆度。在回火过程中，金属被再次加热，但现在的温度比退火、正火或淬火的温度要低。

马氏体在热量中不是稳定的分子 - 它在休克时实现的，所以回火钢意味着不稳定的马氏体，让它开始转化为渗透石和铁氧体。回火烤箱中的一系列温度和时间长度将影响马氏体的转换有多少，因此金属变为柔软。例如，与在较低温度下温度的工具相比，金属弹簧可以在更高的温度下以较高的温度回火以增加弹性以保持硬度。

常用的回火用于缓解淬火材料中的内应力。可以回火那种经历过焊接或锻造的热应力的金属，以允许内部的分子彼此放松。

热处理的变化

在铸造铸造中，铸件通常均匀热处理。但是，有时物品可以是不规则的热处理。钢化钢剑通常是可变的回火，使得叶片具有硬边缘，而核心仍然是刺激性的同时。泉水有时通过差动热处理，匹配它们的功能。

与大部分铸造一样，对合金化学的理解意味着，可以科学地指定时间，温度和耐受性。然而，随着时间的推移，铸造工人来了解他们正在使用的金属。像专家厨师一样了解他们的成分足以不需要食谱，专家铸造工人将知道什么时候有所了解。需要太长的金属才能发光，或者冷却太快，讲述了一个经验丰富的眼睛的分子故事 - 没有实验室的设备。