从普通到卓越：热处理如何上演改变材料性能的魔法

从普通到卓越：热处理如何上演改变材料性能的魔法

热处理是一种通过控制金属材料的加热和冷却过程来改变其组织结构和性能的工艺。从普通到卓越，热处理技术在制造业中扮演着至关重要的角色。本文将为您详细介绍热处理的基本原理、常见工艺及其在航空航天等领域的实际应用。

热处理是指通过对金属材料的加热和冷却过程进行控制，以改变其组织结构和性能的工艺过程。它是一种重要的金属材料加工方法，广泛应用于制造业中。热处理的主要目的是使金属材料获得理想的组织结构和性能，以满足不同工程要求。

热处理的基本步骤包括加热、保温和冷却。通过这些步骤，金属材料的晶粒尺寸、相组成和相分布等可以得到控制和调整。不同的热处理工艺将导致材料在微观和宏观层面上产生不同的组织结构和性能。

普通热处理会给材料带来什么改变？

固溶处理是将金属材料加热到高温，使其固溶体内的固相溶质完全溶解，形成均匀的固溶体结构。通过快速冷却来固定这种结构，从而提高材料的硬度和强度。

淬火是将金属材料加热到高温，然后迅速冷却至室温。这种快速冷却过程使材料产生高硬度的马氏体组织，从而提高强度和硬度，但也可能导致脆性增加。

回火是在淬火后将材料再次加热到中温范围，然后在一定时间内保温。回火旨在降低淬火后材料的脆性，保持一定的硬度和强度，并提高韧性。

等温淬火是在淬火后将材料迅速加热到一个较低的温度，然后保温一段时间，最后再进行冷却。这种处理使材料产生细小而均匀的贝氏体组织，从而获得较高的强度和韧性。

通过淬火等热处理方式，金属材料的硬度可以显著提高。硬度决定了材料的耐磨性和切削性能。热处理可以提高金属材料的强度，使其在承受外部力和载荷时更加稳定和可靠。

回火等处理方式可以提高材料的韧性，使其在受到冲击或挤压时能够产生一定的塑性变形，而不是立即断裂。合适的热处理可以改善材料的晶界和晶内腐蚀性能，从而提高材料的耐腐蚀性。热处理可以消除材料内部的残余应力，使其在不同温度下尺寸变化较小，提高尺寸稳定性。

磁性热处理工艺：热处理后磁性大

应用于金属材料的磁性热处理工艺是一种通过磁场辅助提高材料热处理过程中的性能和质量的方法。该工艺结合了磁场和热处理的优点，能够有效地改善材料的力学性能、磁性能和耐磨性能等方面的特性。

磁性热处理工艺主要应用于钢材的处理过程中，通过向钢材施加恒定磁场，提高钢材的热处理效果。这种工艺可以在改变材料的晶体结构、提高材料的硬度以及改善材料的磁性能等方面发挥重要作用。

在磁性热处理过程中，磁场的强度和方向会对材料的热处理效果产生影响。适当选择磁场的参数，可以使材料达到更好的热处理效果。一般来说，增加磁场的强度可以提高材料的强度、硬度和磁性能，但过高的磁场强度会对材料的晶体结构造成不利影响。

磁性热处理工艺的一大特点是能够通过改变磁场的方向来控制材料的物理性能。例如，在处理铁磁性材料时，可以通过改变磁场的方向来改变材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度。这种特性可以在实际应用中灵活调控材料的性能，满足不同工程需求。

热处理技术打造出7000系高强高韧铝合金

性能优异的高强铝合金主要应用在航空航天及军事领域，因为航空航天及军用类产品对减重的要求极高，高比强度的材料是航空航天的优选材料，在飞机用铝材中，7000系高强高韧铝合金和2000系中强高韧铝合金起着重要作用。

7000系铝合金以Zn最为主要添加元素，通过热处理可强化铝合金的韧性，合金中加入Mg元素后可以提高它的热变形性能并扩大淬火范围，改变热处理条件可以改善强度、焊接性和耐腐蚀性，但Mg元素的引入使得铝合金的应力腐蚀倾向严重，因此，7000系铝合金属于高强可焊且应力腐蚀敏感度高的合金。而加入Cu元素的Al/Zn/Mg/Cu合金则具有更高的强度，属于超高强铝合金，屈服强度与拉伸强度十分接近，屈强比和比强度都很高，但塑性较差，且在高温下的强度较低，经常用于使用温度低于120℃的承力结构件。

7000系铝合金的加工性能优异、耐蚀性和高韧性使其成为航空航天的主要结构材料。国际上早在19世纪20年代就认识到了铝合金中加入Mg、Zn后共同热处理具有强化效果，但是出现较严重的应力腐蚀开裂问题，可通过添加微量的铬(Cr)、锰(Mn)、钼(Mo)改善应力腐蚀开裂的问题，并实现在舰载战斗机上的大量应用。尤其在1943年美国开发的7075合金首次应用到B-29型轰炸机上，给飞机结构和性能带来了革命性的变化，随后7000系铝合金如雨后春笋一样被各国效仿及开发，被大量应用于高端制造产品中。

文章来源： 东锜特钢，暮史时分，特铸杂志