【正文】 層，工件不易變形； ③ 氮化層比碳化層薄且脆；且 t滲氮 ＞ t滲碳 ，生產(chǎn)效率低。④ 為提高工件心部強韌性，需在滲氮前進行調(diào)質(zhì)處理。 碳氮共滲新介質(zhì)的研制是金屬熱處理研究的一個重要領(lǐng)域 。 早期使用的 NaCN等氰鹽均有劇毒 ， 現(xiàn)已禁用 。 新一代碳氮共滲介質(zhì)往往同時考慮工藝性能和環(huán)保兩方面的因素 。 常用的介質(zhì)是煤氣和氨氣的混合物 。 鋼的碳氮共滲（氰化）： 碳氮共滲 是同時向鋼件表面滲入碳和氮原子的化學(xué)熱處理工藝，也俗稱為 氰化 。碳氮共滲零件的性能介于滲碳與滲氮零件之間。 ? 鋼的熱處理新工藝介紹 ?無氧化加熱 利用可控氣氛 ， 即通過精確計量和微機控制技術(shù)對爐內(nèi)的氣體組分加以控制 。 如含碳液體或氣體的分解和裂解的碳濃度的控制 。 保護氣氛加熱： 采用保護涂料： 目前鋼和鈦合金已在熱處理中大量利用保護涂料來避免工件氧化 。 涂料由 Al2O SiO SiC和其他金屬氧化物以及液態(tài)粘結(jié)劑配置而成 。 在真空爐中受真空氣氛保護 ， 可防止工件氧化 、 減 小變形；但容易引起元素?fù)]發(fā) 。 適于中小型零件的處理 。 真空熱處理： 目前 ， 實際生產(chǎn)中還采用以下先進工藝：利用高能量密度對零件作超高速加熱 ， 然后自激淬火 ， 具有不氧化 、 不脫碳 、 變形小 、 表面光潔 ， 提高硬度 、 耐磨性和疲勞強度等的 高頻和超高頻脈沖熱處理 和 激光熱處理 以及 電子束熱處理 。 ? 超高速加熱 強韌化處理 是指同時提高鋼件強度和韌性的熱處理 。 ? 強韌化處理 獲得板狀馬氏體： 1）提高淬火加熱溫度 促進奧氏體中碳的均勻化，以保證淬火后獲得板狀馬氏體（低碳馬氏體）。 2）快速短時低溫加熱淬火 減少碳化物在奧氏體中的溶解，使高碳鋼中的奧氏體處于亞共析成分（低碳）。 3）鍛造余熱淬火 將高溫鍛件直接淬火可得到細(xì)晶粒板狀馬氏體。 超細(xì)化處理： 超細(xì)化處理 是指將鋼在一定的溫度條件下，通過數(shù)次快速加熱和冷卻等方法以獲得極細(xì)組織，從而達(dá)到強韌化的目的。 獲得復(fù)合組織的淬火： 復(fù)合組織 主要是指淬火馬氏體和少量鐵素體或下貝氏體（或殘余奧氏體）的機械混合物。 復(fù)合組織可通過調(diào)整熱處理工藝獲得，它的硬度稍低，但韌性大幅提高。 ? 化學(xué)熱處理新工藝： 離子轟擊熱處理： 在真空氣氛下 ， 將含 C、 N、 S等離子 束高速轟擊到工件表面，工件迅速受熱升溫至碳化或氮化溫度，同時原子進入工件表面形成滲碳層或滲氮層等。 離子轟擊熱處理示意圖如右圖所示 ? 鋼的形變熱處理 ： 形變熱處理 是指將變形強化和熱處理強化結(jié)合起來 的工藝方法 。 形變熱處理工藝示意圖 第四節(jié) 固溶與時效處理 固溶時效處理是有色金屬材料如鋁合金、鈦合金、高溫合金，以及少量鋼鐵材料如不銹鋼以及耐熱鋼等的最重要的強化處理手段。 待處理的有色金屬鑄件 ? 固溶時效強化的基本原理及步驟 單獨靠固溶作用對合金的強化作用是很有限的 ， 另一種更為有效的強化方式就是合金的固溶 （ 淬火 ） 處理 +時效熱處理 。 固溶時效強化示意圖 ? 固溶時效處理的一般步驟 固溶處理： 將合金通過加熱到固溶線以上、固相線以下溫度保 溫，獲得成分均勻的固溶體組織。 淬火： 將固溶處理好的工件快冷到較低溫度，得到過飽和單相固溶體。（與鋼淬火組織不同） 時效： 使過飽和固溶體析出細(xì)小彌散沉淀相的過程。 自然時效 ：室溫下時效； 人工時效 ：在高于室溫（固溶溫度與室溫之差的 15％到 25％）進行時效。 （ 1）沉淀強化相是硬度高的質(zhì)點； （ 2）加入鋁中的合金元素應(yīng)有較高的極限固溶度，且其隨 溫度降低而顯著減??； （ 3）淬火后形成的過飽和固溶體在時效過程中能析出均勻， 彌散的共格或半共格的亞穩(wěn)相，基體中能形成強烈的 應(yīng)變場。 ? 沉淀強化的基本條件 脫溶 （ 或沉淀 ） 是指：從過飽和固溶體中析出一個成分不同的新相或溶質(zhì)原子富集的亞穩(wěn)區(qū)過渡相的過程 ， 屬于固態(tài)相變的范疇 。 凡是有固溶度變化的相圖，從單相區(qū)進行兩相區(qū)時都會發(fā)生脫溶沉淀。 隨著時效時間的延長， 將發(fā)生下列析出過程（析出序列）： α → GP區(qū) → θ// → θ/ → θ 其中 GP區(qū)、 θ//、 θ/為亞穩(wěn)定相。（ θ//也可稱為 GP2區(qū)） 以 Al－ Cu合金為例 ： ? 過飽和固溶體的時效分解產(chǎn)物 （ 1） ： 1938年 ， X射線結(jié)構(gòu)分析方法各自獨立發(fā)現(xiàn) ， Al－ Cu合金單晶體自然時效時在基體的 {100}面上偏聚了一些銅原子 ， 構(gòu)成了富銅的碟狀薄片 （ 約含銅 90％ ） 。 為紀(jì)念這兩位發(fā)現(xiàn)者 ， 將這種兩維原子偏聚區(qū)命名為 。 現(xiàn)在人們把其他合金中的偏聚區(qū)也成為 。 ： 在電子顯微鏡下觀察呈圓盤狀 ， 直徑約為 8nm， 厚度約為 ～ 。 ： Wcu為 ， 是溶質(zhì)原子富集區(qū) ， 它在母相的 {100}晶面上形成 ， 點陣與基體 α 相相同（ fcc） 并與 α 相完全共格 。 ： ， 其形核率與晶體中非均勻分布的位錯無關(guān) ， 而強烈依賴于淬火所保留下來的空位濃度 （ 因為空位能幫助溶質(zhì)原子遷移 ） 。 凡是能增加空位濃度的因素均能促進 。 例如：固溶溫度越高 ， 冷卻速度越快 ， 則淬火后固溶體保留的空位就越多 ， 有利于增加 。 （ 2） 過渡相 : 過渡相的形狀與尺寸： AlCu合金中有 θ ’’和 θ ’兩種過渡相 。 θ ’’呈圓片狀或碟形 ， 直徑為 30nm， 厚度為 2nm。 而 θ ’是光學(xué)顯微鏡下觀察到的第一個脫溶產(chǎn)物 ， 也呈圓片狀或碟形 ， 尺寸為 100nm數(shù)量級 。 過渡相的晶體結(jié)構(gòu)與界面： 過渡相往往與基體共格或部分共格 ， 且有一定的結(jié)晶學(xué)位向關(guān)系 。 由于過渡相與基體之間的結(jié)構(gòu)存在差異 ， 因而其形核功較大 。 為了降低應(yīng)變能和界面能 ， 過渡相往往會在位錯 ， 小角晶界 、 層錯以及空位團等處不均勻形核 。 因此 ， 其形核速率將受材料中位錯密度的影響 。 此外 ， 過渡相還可能在 。 θ ’’相為正方點陣： a＝ b＝ ， c＝ ， θ ’’相基本是均勻形核 ， 分布均勻且與基體完全共格 ， 它與基體的位向關(guān)系為 {100}θ ’’//{100}基體 。 與 ， 在θ ’’相周圍會產(chǎn)生更大的共格應(yīng)變 ， 故其強化效果也比 。 θ ’相為正方點陣： a＝ b＝ ， c＝ ， 它與基體部分共格 ， 與基體的位向關(guān)系為 {100}θ ’//{100}基體 。θ ’ 相 的 具 體 成 分 為 ， 很 接 近 于 平 衡 相 θ（ CuAl2） 。 （ 3）平衡相： θ 也是正方點陣： a＝ b＝ ， c＝ ，一般與基體不共格，但亦存在一定的結(jié)晶學(xué)位向關(guān)系，其界面能高，形核功也高。為減小形核功，往往在晶界處形核，所以平衡相形核 是不均勻的。 共析鋼和鋁合 金淬火時的組 織變化示意圖 ? 時效時間對性能的影響 時效時間與強度的關(guān)系