一、热处理

      热处理是一种透过控制材料的加热 “温度” 和冷却“速率”，来改变材料性能的技术。

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​      主要应用在金属合金材料上面，像是铁、铝、铜、镁、钛等等。而这些材料的性能，例如软硬度、韧性、抗腐蚀性、耐磨性或导电性等等，都可以透过热​处理这项工艺调整。
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​        相信大家多少都有看过刀具的锻造过程中，把铁放到炉中加热到发红，敲打成型之后再放到液体中进行冷却，拿出来后再加热。
​      这并非随意的加热、冷却而已，这些动作就是在进行热处理的程序。

二、晶体与非晶体

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​      不过为什么只是温度的改变就能够改变金属的特性呢？

​          金属原子的结合比较特别，我们可以利用热能来驱动它的排列变化，在不破坏物质状态的程度下改变它。​

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      ​我们需要先来了解一下金属这种材料：
​      自然界中大部分的固体都是以整齐而且有规则的方式堆叠而成的晶体，金属同样也是；而像玻璃的原子就是随机排列的，也就是非晶体。

     此时每一个晶体称为晶粒，每个晶粒之间接触的边缘会称作晶界。

这些晶界能让原子不容易错位，所以这种多晶体结构反而会比单纯的晶体更加坚固。

如果晶粒越大，那么原子间会比较容易换位移动，就会形成比较软的金属。

如果晶粒较小，那么晶界就会变多，原子就比较不容易移动，就会形成了比较硬的金属。

三、退火、淬火、回火
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金属加温并维持此温度一段时间，再将其缓慢冷却，增加柔软性、延展性和韧性。

而晶粒的大小可以用降温速度来控制，加热到金属原子能够重新排列的温度后，保温一段时间然后缓慢降温，晶粒可以慢慢生长到比较大的样子。

这样能让金属变软、加工后残余的应力也被消除。

把金属加热到一定温度，随即在含有矿物质的水、油或空气中急速冷却，一般用以提高金属的硬度和强度。

如果冷却速度非常快，结晶发生的位置会更多，晶粒也没有太多的时间生长，那就会得到更小更紧密的晶粒，金属就会变得更坚硬，再加上不同的介质来控制降温，就可以达到不同的硬度。

刚性淬火后再度加热到某一温度，以适当的速度冷却，使金属结构趋于稳定、降低脆性、提高韧性与塑性。

前面我们提到刀具锻造过程中会把铁烧到发红，塑形后放到液体里面急速冷却就是在淬火，淬火后的金属会变硬又变脆，必须紧接着开始回火。

再加热到一定程度，保温一段时间后缓缓的降温，消除部分晶界，再加大一些晶粒尺寸，让硬化后的金属恢复韧性与弹性，通常是热处理的最后一道工序，能够让金属性能稳定、来避免变形或是产生裂痕。

退火、淬火、回火就是热处理的基本三把火

细分还有许多不用热处理的技术：

例如正火（正常化）、高温回火、低温回火、深冷处理等等。

主要差异就是在加温温度和冷却速率的控制和设定，但原理都是一样的，其实依照用途的不同，也能对工件整体或局部来热处理。

例如铁轨接触面或齿轮的牙面。

      因为热处理的关键就是控制，在大量生产的时候就必须精准控制每一段流程的温度，加热温度、冷却速率也都要严格控制，才能够确保所有的零件都有一样的性能，所以专业的热处理厂都会采取自动化的热处理制程。​