淬火如何提高金属的性能

几个世纪以来，铁匠和铁匠一直雇佣工人淬火提高各种武器和工具的表现。虽然当时所涉及的冶金过程可能没有完全理解，但这些工人将很快意识到加热和随后的冷却过程影响了强度和脆性铁。

在现代，金属淬火用于制造各种用途的钢，从建筑业的结构钢到不锈钢厨房刀具。

在本文中，我们将详细探讨淬火的冶金过程，如何淬火如何增强金属的性质以及淬火速度如何影响硬度和最终产品的脆性。

什么是熄灭，它如何运作？

淬火是在淬火介质中的加热金属的快速冷却，例如水，油或空气，以获得所需的材料性质。在冶金中，淬火是其中的关键步骤之一热处理金属并且通常用于硬化最终的钢产品。

金属（如钢）的独特之处在于其分子结构可以通过加热和随后冷却试样来改变。通过调节加热和冷却过程的速率和强度，分子可以以影响强度、耐久性和稳定性的方式转化和成形延展性金属。（有关这些特征的更多，请参阅测量材料强度的6项试验。）

在表面上，淬火过程相对简单。将金属加热至非常高的温度，然后快速冷却以使其更加困难。然而，所涉及的化学过程是复杂的，通常需要在确定哪些淬火介质和加热温度下培训的合格金属蛋白将达到特定性质。

金属在分子水平上，它们的原子在结晶中排列格子木架结构体。它们还拥有一个名为多态性的独特财产，这意味着金属可以存在于不同的水晶的根据施加给它们的热量和压力的形式。当金属被加热到临界温度以上时（815^O.C - 900.^O.C对于大多数金属），金属采用不同的格子结构奥氏体。奥氏体有A.面心立方（FCC）晶格结构易于接受并溶解额外的碳原子。其奥氏体阶段的突然冷却金属使溶解的碳原子保持在晶格中，使金属放在一个状态下拉伸应力。金属，现在非常坚硬和脆，以一种已知的形式存在马氏体。

淬火后淬火金属

如前所述，淬火马氏体具有高应力、高硬度和脆性。为了改善其可加工性，通过将金属加热到低于临界点的温度并在空气中冷却一段特定时间，可以消除金属中的一些多余应力和硬度。通过重新加热和冷却金属来降低硬度和应力的过程称为回火。

使用各种培养基，温度，曝光时间，速率和方法进行金属淬火和回火以实现不同的期望结果。最终达到冶金专家，以确定在淬火时适用于哪些参数，以确保最终产品符合其预期规格。（了解为什么这在文章中腐蚀的背景下很重要腐蚀对材料抗拉强度和延展性的影响。）

淬火率如何影响金属的性能

金属的制造满足不同情况和应用的各种规格。金属的强度（硬度）和延展性（脆性）可由不同淬火介质的淬火速度决定。低淬透性部件由以下材料制成：碳素钢和低合金钢通常需要更严格的淬火以达到所需的硬度水平。另一方面，具有较高淬透性的高合金钢在不太严重的介质中淬火。一些常用的淬火介质包括：

• 烧结 - 这组猝灭剂包括水，盐水和烧碱. 它们能够以最快的速度去除金属部件的热量，从而提供最剧烈的淬火。尽管在需要最大硬度的情况下，这通常会产生最有效的结果，但温度的剧烈变化可能会导致脆性、开裂和翘曲。
• 油 - 可以处死硬度以提高延展性和可加工性，常用用作淬火介质。这些油氧化并在淬火时形成污泥，从而降低淬火率和过程的整体效率。石油已成为最流行的淬火介质之一，因为它可以被归类为相对严重但最大限度地减少破裂和翘曲的可能性。油的化学成分可以定制配方以调节冷却速率以适应所需的最终结果。
• 熔盐 - 淬火熔盐进一步降低了裂化和畸变的风险，因为熔盐提供比加热的油和苛性溶液的冷却速率较慢。与油类似，可以配制这种猝灭剂的不同组成以调节冷却速率，从而增加了多功能性和对照过程。
• 气体–使用气体作为淬火介质适用于硬度必须达到最低开裂和变形风险的应用。在此方法中，将金属部件置于密封真空中，并用高速气体进行喷砂处理。操作员可以通过调整腔室中气体的速度和压力来调整淬火过程的冷却速度。氮气、氦气和氩气是用作淬火介质的一些常见气体。高合金钢工具钢喷气发动机涡轮机是通常用气体淬灭的组分的实例。

结论

金属的淬火，但表面上的概念相对简单，是精确的科学，允许冶金师提高金属的性能，同时仍然能够定制其在特定应用中使用的属性。加热温度，冷却速率，淬火介质和回火方法是确定最终金属性能的因素，应由合格的专业人员指定，以确保最大效率和最终产品的质量。