热处理、退火和回火的区别是什么?
简介
热处理、退火和回火是处理金属的三种最著名的方法。根据所使用的处理方法，材料可能变得更脆或更脆，更硬或更软，或更强或更弱。所选择的方法取决于所需材料的特性。例如，如果对钢进行处理，设计者可能希望最终材料具有较高的抗拉强度，但脆性相对较低。为了达到期望的水平，设计者可以采用几种处理方法，改变处理材料的温度，或改变处理的时间长度。
热处理
回火和退火实际上是两种不同类型的热处理。热处理是一种利用有控制的加热来改变材料的物理和化学性质的过程，通常用于金属。然而，许多不同的材料都可以热处理，包括眼镜．对碳钢进行某种热处理是很常见的。
一般来说，热处理通过改变材料的分子排列来改变金属的特性。金属内部的微结构被称为“相”。这种微观结构由微小的晶体组成，也称为颗粒。对材料进行热处理会导致晶体的大小增大或缩小。此外，热处理可以导致不同的相-即不同的分子排列-变得更加常见。热处理通过将不同的相生长到所需的浓度和晶粒尺寸，最终达到所需的金属特性。在碳钢中，不同的相通常以碳的存在和浓度为特征。工程师通过仔细阅读相图来达到他或她想要的结果。为了清晰起见，下面列出了一个。
每一种常见的金属都有相图。材料科学教科书通常包含工程中最常用金属的相图。
金属热处理有许多不同的方法。本文将探讨两种更常用的方法(学生们通常会感到困惑):回火和退火。
退火
退火是将金属加热到特定的高温，在此温度下保持数小时到数天，然后让其冷却的过程。为了使退火过程正确进行，在钢和其他黑色金属中，这种冷却过程必须缓慢。金属的退火温度一般略高于发生再结晶的温度。在退火过程中使用特殊的炉。这些熔炉的条件受到严格控制，以确保发生预期的变化。
退火有几个用途。退火可以增加延展性，减轻导致脆性的内部应力。退火还可以增加金属的韧性和均匀性。此外，为了在进一步加工之前恢复金属的延展性，可以对金属进行退火以准备进一步热处理。
从物理上讲，退火过程涉及到粒子在材料中的扩散。材料必须被充分加热，以允许粒子自由运动;在钢中，这个临界温度大约是723摄氏度。钢必须缓慢冷却以使分子充分扩散。事实上，冷却速度是退火和回火的关键区别。
最后，材料退火的环境也很关键。钢可以在富含碳的环境中退火渗碳，它有一些可取的优点。但是，如果要避免渗碳、氧化或其他缺陷，则退火必须在没有这些因素的环境中进行。
回火
在回火过程中，材料被加热到下面它是临界温度。这种加热过程增加了材料的延展性和韧性。然而，由于延性和强度成反比，回火通常会降低强度。这种强度的损失是可以接受的，因为所得到的材料通常仍然比要求的强度更强。回火提高钢的延展性和韧性，最大限度地减少裂纹，并提高加工性。然而，它也降低了硬度。
钢的回火是一个多步骤热处理过程的一部分。首先，钢必须进行奥氏体化，从而形成均匀的奥氏体溶液(铁和碳的溶液)。接下来，在水、油、空气或其他非反应性流体中快速淬火，以迅速降低温度。这种快速的温度下降导致了马氏体的形成，这是一种脆性但非常强的结构。由于极快的冷却速度，分子无法扩散出它们的高温结构，并保持在较低的温度。该地层为以体为中心的四方结构。这会导致很大的内应力，使钢变脆。
在处理的最后一步，钢在150到260或370到650摄氏度之间进行回火。370到650度的范围可以避免，因为它会引起脆性。回火导致马氏体转变为贝氏体或珠光体。珠光体是一种渗碳体和铁素体的混合物，因在针状铁素体中有球状的渗碳体而得名。由于尺寸限制和热力学定律，回火后必须保留一些马氏体。然而，马氏体的相对比例很低，可以有效地忽略。
回火也可用于铝和其他金属的热处理。在热处理沉淀硬化钢时也是必要的。合金颗粒在回火过程中扩散到整个材料中，然后在冷却后保持分离(因此析出)。这些颗粒防止了应力作用下位错的扩散，增强了金属的强度。
