關於「熱處理」名詞術語的詮釋

國家標準《金屬熱處理工藝術語》對「熱處理」是這樣定義的：將固態金屬或合金採用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結構與性能的工藝。此定義僅限於金屬和合金，難道非金屬就不能熱處理了嗎？顯然不夠全面，狹義片面。

權威大詞典《辭海》對「熱處理」的定義比較長，它是這樣描述的：一種改善金屬材料及其製品（如機器零件、工具等）性能的工藝。根據目的，將材料或其內部組織（有時僅使表面組織改變或其表面成分改變），以獲得所要求的性能。此定義也僅限於金屬及其製品，也是不全面的。

1、日本友人對「熱處理」的理解[1]

早在上世紀80年代，為紀念日本熱處理技術協會成立25周年，該協會曾召開一次有關熱處理技術未來的座談會，名為「談21世紀的熱處理」[見日本「熱處理」1986年第1期]。會上對熱處理的定義展開熱烈的討論，幾位學者的發言比較經典：

鈴木朝夫認為：凡加熱或降低溫度，改變熱力學溫度T，包括改變溫度變化速度的操作稱為熱處理。有人反對說，按此推斷，風濕病理療也變成了「熱處理」。

大和久重雄認為：是凡有相變的操作統稱為熱處理。顯然，這個定義狹窄。再結晶退火、去應力退火是不發生相變的，難道就不是熱處理嗎？有人指出，因熱處理改善材料和改變性質，所以PVD、CVD、離子注入等也應納入熱處理範疇。當時就有人反問到：那麼，鑄造、焊接和燒結都可以併入熱處理了？由於冷處理和深冷處理也從熱處理中出現，大和久重雄重新提出「熱處理應改稱為溫度處理」。

菊池實認為：單純利用改變溫度或者化學成分來改變組織的操作應分別稱作溫度處理、壓力處理或者成分處理。應熱處理技術的不斷拓展，因此擴大原有的單單依靠加熱和冷卻來改善組織（即溫度處理）的狹義含義，應將熱處理定義為細小組織結構的控制技術。具體分為三大類：溫度處理、化學熱處理和形變熱處理。在菊池實的見解中，溫度處理和熱處理兩個名詞並用，從而使熱處理這個概念反而模糊不清了。

還有不少見解都是比較片面的。

2、我國學者對「熱處理的見解」

幾十年來，我國一直沿用前蘇聯對「熱處理」這個概念的定義，即「利用改變組織的方法使金屬的性質發生變化的操作稱熱處理」。看了有必要給以修正，因為現在很多熱處理新技術都不是通過組織變化來改變材料性能的。例如：物理氣相沉積PVD、離子注入、低溫滲硫，他們均已歸類熱處理。根據現代熱處理技術的發展情況，有人提出新定義：凡採用溫度和時間或者同時還採用其他工藝參數）（如化學成分、氣壓、應力、磁場和電壓等），通過改變材料的微觀組織、晶體結晶或者相成分來達到所要求的性能的操作稱作熱處理。微觀組織包括顯微組織和超纖維組織。在這裡，熱處理中的「熱」不應理解為「加熱」，而應擴大原始含義，而是指「熱能」變化。單純採用溫度和時間兩個參數來處理材料稱雙參數熱處理，如普通淬火、正火、退火、去應力等。因為一切變化都是在溫度的驅動下發生的，不應改熱處理為其他什麼處理，應賦予熱處理新義。在這個「熱處理」定義中應強調4點：

必須是為了達到所要求的性能而有意識採取的操作，因此一般的自然時效不應屬於熱處理，因為它不是人們希望的性能的改變。但是，有意採用室溫存放來改變材料的性能時，則應屬於熱處理。如灰鑄鐵機床床身，放在室外自然時效一年半載，它既有溫度的變化，又有時間的作用，最後達到消除應力、穩定尺寸的效果。

基於手段是調節溫度和時間兩個最主要參數，其他參數不是必備的。若無溫度和時間的變化，只是採用氣壓、應力和磁場等操作，則不屬於熱處理。

基於溫度、時間兩點，不宜將所有表面處理技術納入熱處理範疇。由於化學熱處理、電鍍、噴焊、釺焊、鑄滲等表面處理技術的發展和相互滲透、交叉，由此而產生的新技術不一定屬於任一個原始學科。這也是從1987年起國際材料熱處理學會更名為國際熱處理和表面工程技術學會的原因，中國也與時俱進，將原廣義的熱處理改為「熱處理與表層改性技術」兩大板塊。

強調操作的目的、手段和機理的一致性。鑄造和鍛造雖都有溫度、時間參數作用，但其目的是成形，其目的和機理不同，所以不屬於熱處理。

由此可見，作為熱處理的基本特徵是不能離開採用溫度和時間兩個參數來改變材料的組織結構，達到所要求的性能。除了這兩個最基本的參數外，還可以是同時採用其他參數，並以其他參數的名稱來進一步表明熱處理的特點。例如，同時採用溫度-時間-化學成分來處理材料，成為化學熱處理；將壓力加工與熱處理工藝有效的結合起來，則可以同時發揮形變強化與熱處理強化的作用，獲得單一強化不能達到的綜合力學性能的形變熱處理；同時採用溫度-時間-低壓時成為真空熱處理等。

3、我們對「熱處理」的理解

我們對熱處理的定義是：是凡在溫度的作用下，經過一段時間，使物件組織或性能發生變化的操作過程稱為熱處理。

按此推斷，我們以前書本講的熱處理僅限於金屬，現在可以涵蓋世間一切事物。比如，炒菜就叫廚房裡的熱處理；重要木製品在成材前都要經乾餾才能加工，保證在使用過程中永久不變形，乾餾可叫木材的熱處理；老母雞經過21天孵化，將雞蛋變成雞，也應屬熱處理；人死了進行火化，也是熱處理，不過這是最高境界的熱處理，也是最終的熱處理，它將人變成了灰。以下簡介陶瓷和高分子材料的熱處理。

陶瓷的熱處理

從陶瓷的含義看，以黏土類及其他天然礦物原料經粉碎加工、成型、焙燒而成的物質成為陶瓷。陶瓷材料由於兼有良好的耐熱性、耐蝕性、和耐磨性，很有希望在高溫結構材料領域上佔據更多份額。含ZrO2材料在立方晶格單相溫度區域內燒結後，CaO-PZC冷至1300℃，MgO-PSZ冷卻至1400℃並分別在該溫度下進行時效處理，析出微細的正方晶格並形成正方晶體和正方晶體的複合組織，從而提高了韌性。3.3%CaO部分穩定化的ZrO2，1400℃×3h時效後，彎曲強度達640MPa。在晶界控制方面，在燒結冷卻過程中燒結添加劑形成玻璃相造成性能下降。在開發硅系燒結材料中通過熱處理可以有效地控制結構，使第二相結晶或使助劑固溶於基體中，熱處理可消除陶瓷材料的損傷並恢復其強度。

高分子材料的熱處理

所謂高分子材料使之成千上萬個原子彼此以共價鍵連接而成的大分子化合物，其分子量一般在一萬以上，甚至高達幾百萬。常用的高分子化合物分子量雖然很大，但他們的化學組成都比較簡單，一般由許多相同的簡單的結構單元通過共價鍵重複連接而成，如聚氯乙烯：[CH2-CH]n。

高分子材料按使用性質可分為橡膠、塑料和纖維三大類，根據各目的使用要求，都可以進行熱處理。

高分子材料熱處理的目的與金屬材料基本相同，，主要在於提高耐熱性、尺寸穩定性、耐衝擊以及改變結晶形態、化學結構並消除內應力。以下簡介結晶型高分子材料的熱處理。熱處理加熱溫度遠低於其熔點，使球狀晶體細化，板條晶體變厚，從而提高衝擊強度和屈服強度。定向結晶高分子材料在熱處理後發生變化。以二甲酯纖維為例說明彈性模量與熱處理溫度的關係，定向結晶好是彈性模量升高。高分子材料在熱處理過程發生化學變化，分子鏈重新排列。二甲酯在250℃熱處理是，在真空中分子量增加，而在空氣中卻減少。為了通過提高高分子材料的力學性能，控制高分子鏈的定向是非常重要的舉措。

4、結語

以前認為熱處理有三部曲：即加熱-保溫-冷卻。我們認為現代熱處理必備3個基本要素：即溫度-時間-性能。一切變化皆有溫度主宰；時間跟溫度相比是從屬作用，至於和性能的變化是最終目的。可以是物理變化，亦可為化學變化，萬變不離其宗，最終達到我們所需要的使用性能。

隨著科學技術的快速發展，熱處理已分支出表層改性（也有人成為表面工程的），將來一定會有新的分支。我們廣開眼界，拓寬視野，給熱處理一個全新的理念，搞好各個領域中的熱處理，為人類謀福祉。

參考文獻

[1]譚玉華.關於「熱處理」的名稱和定義[D].長沙:中國熱處理信息報.1987(7):3-4

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