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。下面就讓小編帶你來(lái)了解一下熱處理工藝。

熱處理及其特點(diǎn)

熱處理是指金屬材料在固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。

工藝特點(diǎn)

金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，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(guò)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(diǎn)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。

熱處理工藝分類

金屬熱處理工藝大體上可分為：整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。

根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。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。

鋼鐵是機(jī)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(guò)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(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。

鋼鐵熱處理工藝制定依據(jù)——鐵碳相圖

鐵碳相圖中幾個(gè)重要的點(diǎn)、線和溫度

鋼鐵微觀組織結(jié)構(gòu)及性能

退火

退火工藝可分為：完全退火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火及再結(jié)晶退火等。

操作方法

將鋼件加熱到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的溫度（可以查閱有關(guān)資料）后，一般隨爐溫緩慢冷卻。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

正火

操作方法

將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上30~50℃，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻，一般為空冷。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對(duì)于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對(duì)于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。

淬火

操作方法

將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時(shí)間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。

目的

淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時(shí)對(duì)某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時(shí)，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。

應(yīng)用要點(diǎn)

回火

操作方法

將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

調(diào)質(zhì)

操作方法

淬火后高溫回火稱調(diào)質(zhì)，即將鋼件加熱到比淬火時(shí)高10~20度的溫度，保溫后進(jìn)行淬火，然后在400~720度的溫度下進(jìn)行回火。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

時(shí)效

操作方法

將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，然后隨爐取出在空氣中冷卻。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

4、固溶處理

固溶處理

操作方法

將合金加熱到高溫（980～1250℃）單相區(qū)恒溫保持，是過(guò)剩相充分溶解到固溶體中厚快速冷卻。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

固溶溫度應(yīng)根據(jù)合金使用溫度進(jìn)行調(diào)整，使用環(huán)境溫度越高則固溶溫度也應(yīng)更高；對(duì)于過(guò)飽和度低的合金通常選擇較快的冷卻速度，對(duì)于飽和度高的合金通常為空氣中冷卻。

深冷處理

操作方法

將淬火后的鋼件，在低溫介質(zhì)（如干冰、液氮）中冷卻到－40～－80℃或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。

目的

應(yīng)用要點(diǎn)

表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。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。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

火焰加熱表面淬火

操作方法

用氧－乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。

目的

提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)

感應(yīng)加熱表面淬火

操作方法

將鋼件放入感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時(shí)間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。

目的

提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)

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。

滲碳

操作方法

將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900～950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。

目的

提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)

氮化

操作方法

利用在500～600度時(shí)氨氣分解出來(lái)的活性氮原子，使鋼件表面被氮飽和，形成氮化層。

目的

提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗蝕能力。

應(yīng)用要點(diǎn)

多用于含有鋁、鉻、鉬等合金元素的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，以及碳鋼和鑄鐵，一般氮化層深度為0.025～0.8mm。

碳氮共滲

操作方法

向鋼件表面同時(shí)滲碳和滲氮。

目的

提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗蝕能力。

應(yīng)用要點(diǎn)

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