【正文】 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。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過(guò)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。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。 　　金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。 　　整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。 　　退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。 　　淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。 　　“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。 　　把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。 　　化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。它可以控制工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐蝕、磁性能等。 　　例如白口鑄鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 ；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價(jià)廉的碳鋼通過(guò)滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過(guò)熱處理方可使用。 56 不同尺寸的零件在同爐處理中，若同時(shí)出爐時(shí)，其保溫時(shí)間就按最大截面所需要的保溫時(shí)間計(jì)算，但允許小件到達(dá)其本身尺寸所需保溫時(shí)間單獨(dú)出爐。技術(shù)要求較高的零件嚴(yán)禁小件外面套大件。6淬火61 45鋼加熱至830870度，保溫0，31，2小時(shí)，然后出爐在自來(lái)水（鹽水）中急速冷卻。63 高碳工具鋼加熱到760820度，保溫0，31，2小時(shí)，然后出爐在自來(lái)水（鹽水）中急速冷卻。65 根據(jù)工件的幾何形狀，尺寸大小，直徑及長(zhǎng)度，選擇正確的方法浸入冷卻介質(zhì)，以免空氣或冷卻劑，以確保工件最小變形量。652 筒狀的工件，應(yīng)由軸心方向垂直浸入冷卻劑。654 厚度不均勻的工件應(yīng)盡可能將厚的部分先浸入冷卻劑。 截面大小不同的零件裝入一爐時(shí)，大件放在爐膛里面，小件放在前面，以便小件先出爐。 一般淬火件不做金相檢驗(yàn)，但如工藝有規(guī)定，檢驗(yàn)人員對(duì)本批淬火件質(zhì)量發(fā)生懷疑、成批產(chǎn)品變更工藝、新鋼材、新工藝、新技術(shù)試驗(yàn)以及分析廢品原因等等，應(yīng)進(jìn)行金相組織檢驗(yàn)。 回火的溫度主要根據(jù)零件的材料、要求硬度以及淬火后的硬度而定。鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，% 。鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼）與合金鋼兩大類。碳鋼具有一定的機(jī)械性能，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿足需要，于是人們研制了各種合金鋼。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高，故應(yīng)用日益廣泛。按鋼材的用途、化學(xué)成分、質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類：（一）． 按用途分類按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及普通低合金鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼?？煞譃椴讳P鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量≤%）；中碳鋼（%＜含碳量＜%）；高碳鋼（含碳量≥%）。此外，根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類不同，也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。此外，還有按冶煉爐的種類，將鋼分為平爐鋼（酸性平爐、堿性平爐），空氣轉(zhuǎn)爐鋼（酸性轉(zhuǎn)爐、堿性轉(zhuǎn)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）與電爐鋼。鋼廠在給鋼的產(chǎn)品命名時(shí)，往往將用途、成分、質(zhì)量這三種分類方法結(jié)合起來(lái)。均≤%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷量≤%、熱處理工藝學(xué)金屬材料的機(jī)械性能所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。下面將分別討論各種機(jī)械性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。2． 塑性塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值。4． 疲勞前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指標(biāo)。 5． 沖擊韌性以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。 (一)．退火的種類 1． 完全退火和等溫退火完全退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡(jiǎn)稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。 2． 球化退火球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。 3． 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來(lái)消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。 (二)．淬火為了提高硬度采取的方法，主要形式是通過(guò)加熱、保溫、速冷。鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn)，但卻易使工件變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生開裂。(三)．回火 1． 降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。 3． 穩(wěn)定工件尺寸 4． 對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼中碳化物適當(dāng)聚集，將硬度降低，以利切削加工。熱處理工藝學(xué)常用爐型的選擇 2．加熱長(zhǎng)軸類及長(zhǎng)的絲桿，管子等工件時(shí)，可選用深井式電爐。4．對(duì)于大批量的汽車、拖拉機(jī)齒輪等零件的生產(chǎn)可選連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線或箱式多用爐。6．對(duì)成批的定型零件，生產(chǎn)上可選用推桿式或傳送帶式電阻爐（推桿爐或鑄帶爐） 7．小型機(jī)械零件如：螺釘，螺母等可選用振底式爐或網(wǎng)帶式爐。9．有色金屬錠坯在大批量生產(chǎn)時(shí)可用推桿式爐，而對(duì)有色金屬小零件及材料可用空氣循環(huán)加熱爐。熱處理工藝學(xué)加熱缺陷及控制：加熱溫度過(guò)高或在高溫下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗化稱為過(guò)熱。而導(dǎo)致過(guò)熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發(fā)生的）。：有過(guò)熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細(xì)化，但有時(shí)仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時(shí)，以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。(二)、過(guò)燒現(xiàn)象加熱溫度過(guò)高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化，導(dǎo)致晶界弱化，稱為過(guò)燒。過(guò)燒組織無(wú)法恢復(fù)，只能報(bào)廢。 (三)、脫碳和氧化鋼在加熱時(shí)，表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低，而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。出現(xiàn)氫脆的工件通過(guò)除氫處理（如回火、時(shí)效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)Ac3或Acm以上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。 2． 退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至Ac3以上30—50度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝 , 退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)3． 固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相充分溶速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝 ,4． 時(shí)效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。8． 回火：將經(jīng)過(guò)淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)Ac1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝 ，為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。9． 鋼的氮化及碳氮共滲 化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬、復(fù)合滲等(1).鋼的氮化（氣體氮化）概念：氮化是向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲碳爐來(lái)進(jìn)行。氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。鋼在氮化后，不再需要進(jìn)行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體氮碳共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較是廣。 and tempering：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。 11． 釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝熱處理工藝學(xué)幾種常見的熱處理概念 碳素鋼及合金鋼正火(正火+回火)退火熱處理工藝鋼 號(hào)正 火退 火備 注正火溫度℃回火溫度℃ 硬度 HB退火溫度℃ 硬度 HBQ235890910Q345A88090060065011618015 20900920≤15625 35870890≤187580600℃45 860880580600≤217840860≤2176082084068072019722