鋼的熱處理
所謂鋼的熱處理，就是把鋼在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻，使鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需要的組織與性能的一種工藝。
熱處理在機(jī)械制造行業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，例如汽車、拖拉機(jī)行業(yè)中需要進(jìn)行熱處理的零件占70%～80%；機(jī)床行業(yè)中占60%~70%；軸承及各種模具則達(dá)到100%。
熱處理作為機(jī)器零件及工模具制造過(guò)程中的重要加工工藝，其目的不是改變材料的形狀，而是通過(guò)改變金屬材料的組織和性能來(lái)滿足工程中對(duì)材料的服役性能和加工要求。
任何熱處理工藝都可歸納為由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成的工藝過(guò)程，此過(guò)程可用“溫度——時(shí)間”坐標(biāo)圖簡(jiǎn)明表示，即熱處理工藝曲線（下圖）。
鋼的熱處理方法可分為兩大類：整體熱處理和表面熱處理。
整體熱處理
整體熱處理，是指為了改善整體的組織和性能，而對(duì)工件進(jìn)行穿透性加熱的熱處理工藝，分為退火、正火、淬火、淬火+回火、調(diào)質(zhì)、穩(wěn)定化處理、固溶(水韌)處理、固溶處理+時(shí)效等。
退火
許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的。將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它緩慢冷卻（一般是爐冷），稱為退火。
退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。
退火屬于半成品熱處理，既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故又稱預(yù)先熱處理。此外，對(duì)性能要求不高、不太重要的零件及一些普通鑄件、焊件，退火也可作為最終熱處理。
正火
正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。
與退火相比，正火的冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。因此，相同鋼材正火后獲得的珠光體組織更細(xì)，鋼的強(qiáng)度、硬度也較高。
正火能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。
淬火
淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。
淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。
回火
將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到低于下臨界溫度AC1（加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度）的適當(dāng)溫度，保溫一段時(shí)間后，再在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻，這種金屬熱處理稱為回火。
回火的目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能——主要是提高韌性。
回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。
退火、正火、淬火、回火是整體熱處理的“四把火”。歸根結(jié)底就是通過(guò)控制冷卻速度來(lái)控制內(nèi)部硬質(zhì)相的含量，從而影響材料硬度。退火，正火，淬火，冷卻速度依次變快，冷卻速度越快晶體缺陷越多，硬質(zhì)相含量越來(lái)越多，材料就越硬。
調(diào)質(zhì)
淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500~650℃之間進(jìn)行回火。
調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。
固溶
將合金加熱到高溫奧氏體區(qū)保溫，使過(guò)剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體，這種熱處理工藝稱為固溶。不銹鋼較為常用。
聽(tīng)起來(lái)很像淬火？?jī)烧呒訜釡囟炔煌慊鸬募訜釡囟冗h(yuǎn)低于固溶。而且快速冷卻的目的不同，固溶的快速冷卻是為了保持過(guò)飽和固溶體，是為了軟化；淬火的急速冷卻是為了獲得馬氏體，為了硬化。
時(shí)效
時(shí)效是一種釋放內(nèi)應(yīng)力的方法。金屬的冶煉及加工過(guò)程，都能不同地產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力客觀存在，并會(huì)極為緩慢地釋放出來(lái)。自然環(huán)境下的內(nèi)應(yīng)力釋放稱為“自然時(shí)效”，時(shí)間較長(zhǎng)，須經(jīng)數(shù)年。
對(duì)精密加工件來(lái)說(shuō)，內(nèi)應(yīng)力的釋放會(huì)導(dǎo)致工件的尺寸、形狀發(fā)生改變。為了消除這種惡劣的影響，常在低溫（150~250℃）回火后精加工前，把工件重新加熱到100~150℃，保持5~20小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的熱處理，稱為“時(shí)效”。與自然時(shí)效區(qū)別開(kāi)來(lái)，這種時(shí)效也叫“人工時(shí)效”。
對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
表面熱處理
表面熱處理，是指僅對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理，以改變其組織和性能的工藝。分為表面淬火+回火、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子化學(xué)氣相沉積等。
表面淬火
表面淬火是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來(lái)得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒(méi)有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
化學(xué)熱處理
化學(xué)熱處理是指將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。
按照滲入元素的種類不同，可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。
滲碳滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。
滲氮
又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。滲氮可提高表面層的硬度與耐磨性，還可以提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。
氰化
又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。它使鋼表面兼具滲碳與滲氮的特性。
滲金屬
以金屬原子滲入鋼的表面層，這個(gè)過(guò)程稱為滲金屬。鋼的表面層合金化可使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。
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