钢材热处理工艺

王云辉

钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。 　　正火是将钢件加热到临界温度以上30-50
℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改
善钢的性能，获得接**衡状态的组织。 　　正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度
稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。
大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却
速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。
1 退火
     退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜
速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细
化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
  目的，　(1) 降低硬度，改善切削加工性； 　　(2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹
倾向； 　　(3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。 　　在生产中，退火工艺应用很广泛。根据
工件要求退火的目的不同，退火的工艺规范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等
。
2正火
    正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空
气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正
火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机
械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代
替退火。

3回火
    　回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺
。 　　回火一般紧接着淬火进行，其目的是： 　　(a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形
和开裂； 　　(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求； 　　(c)稳定组织与尺
寸，保证精度； 　　(d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序
。 　　按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

4淬火
    　将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理
工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而
广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同
温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综
合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，
如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到
临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却
，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部
产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。
根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
5化学热处理
    　化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到
比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面
层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。经
化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部为原始成分的钢，表层则是渗入了
合金元素的材料。心部与表层之间是紧密的晶体型结合，它比电镀等表面复护技术所获得的心、表部
的结合要强得多。
     化学热处理的方法繁多，多以渗入元素或形成的化合物来命名，例如渗碳、渗氮、渗硼、渗硫
、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮共渗、氧氮化、硫氰共渗和碳、氮、硫、氧、硼五元共渗，及碳（氮）化
钛覆盖等。各种化学热处理的效用和适用钢种见表。 化学热处理 　　应根据零件的性能要求以及工
艺的易行性与经济指标，合理地选用工艺类型。例如，渗碳与渗氮可提高零件的耐磨性；但渗碳是在
高温(900～1000℃)下进行,在不太长的时间内（6～10小时）可获得可观的渗层,故一般要求硬化层
较深(0.9～2.5mm)的耐磨零件多采用渗碳处理，既可满足性能要求，又较经济。当零件尺寸变形要
求很严时,采用低温(500～600℃)进行的渗氮处理,可保证零件尺寸精度；但渗氮层增厚缓慢，渗氮
时间常需十几甚至几十个小时，是一种不经济的方法。
  
   
注。   
       Ac1:钢加热时，开始形成奥氏体的温度；
       Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为奥氏体的温度；
       Ar1：钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度；
       Acm：过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，即过共析钢的上
临界点。

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谢谢楼主，正愁找不到呢。