1、金屬熱處理的概念

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的時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。

金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件形狀和整體的化學(xué)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(xué)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，這一般肉眼是看不到的。

為使金屬工件具有所需的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)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(yīng)用最廣的材料，其顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理來加以控制，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(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。

2、金屬熱處理的歷史

從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸被人們認識。早在公元前770年至公元前222年，中國人在生產(chǎn)實踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會隨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(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為提高鋼的硬度，淬火工藝便得到迅速發(fā)展。中國河北省易縣燕下都出土的兩劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明其經(jīng)過了淬火熱處理。

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年至公元24年)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(yīng)用了滲碳熱處理，但當(dāng)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(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明鋼在加熱和冷卻時，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。