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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，與其它加工工藝相比,，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(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，而這一般不是肉眼所能看到的,。
為使金屬工件具有所需要的力學(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,，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制,，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。
在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中,，熱處理的作用逐漸為人們所認識,。早在公元前770～前222年，中國人在生產(chǎn)實踐中就已發(fā)現(xiàn),，銅鐵的性能會因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,，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展,。中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬火的,。
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～公元24)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)用了滲碳工藝,。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,，證明了鋼在加熱和冷卻時，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的加熱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,。
1850～1880年，對于應(yīng)用各種氣體(諸如氫氣,、煤氣,、一氧化碳等)進行保護加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利,。
二十世紀(jì)以來,，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展,。一個顯著的進展是1901～1925年,，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進行氣體滲碳；30年代出現(xiàn)露點電位差計,使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢達到可控,，以后又研究出用二氧化碳紅外儀,、氧探頭等進一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法,；60年代,，熱處理技術(shù)運用了等離子場的作用，發(fā)展了離子滲氮,、滲碳工藝,；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用,，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法,。

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