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。
熱處理在機械制造行業(yè)中被廣泛地應用，例如汽車、拖拉機行業(yè)中需要進行熱處理的零件占70%～80%；機床行業(yè)中占60%~70%；軸承及各種模具則達到100%。
熱處理作為機器零件及工模具制造過程中的重要加工工藝，其目的不是改變材料的形狀，而是通過改變金屬材料的組織和性能來滿足工程中對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、保溫和冷卻三個階段組成的工藝過程，此過程可用“溫度——時間”坐標圖簡明表示，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，而對工件進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化晶粒，提高鋼的力學性能，減少殘余應力；同時可降低硬度，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)應力，又為后續(xù)工序作好準備，故又稱預先熱處理。此外，對性能要求不高、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，鋼的強度、硬度也較高。
正火能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟的。
淬火
淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，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。
淬火能增加鋼的強度和硬度，但會減少其塑性。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（加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度）的適當溫度，保溫一段時間后，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)應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學性能——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)底就是通過控制冷卻速度來控制內(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，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。
固溶
將合金加熱到高溫奧氏體區(qū)保溫，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體，這種熱處理工藝稱為固溶。不銹鋼較為常用。
聽起來很像淬火？兩者加熱溫度不同，淬火的加熱溫度遠低于固溶。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。
時效
時效是一種釋放內(nèi)應力的方法。金屬的冶煉及加工過程，都能不同地產(chǎn)生內(nèi)應力。內(nèi)應力客觀存在，并會極為緩慢地釋放出來。自然環(huán)境下的內(nèi)應力釋放稱為“自然時效”，時間較長，須經(jīng)數(shù)年。
對精密加工件來說，內(nèi)應力的釋放會導致工件的尺寸、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，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的熱處理，稱為“時效”。與自然時效區(qū)別開來，這種時效也叫“人工時效”。
對在低溫或動載荷條件下的鋼材構(gòu)件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
表面熱處理
表面熱處理，是指僅對工件表層進行熱處理，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、化學氣相沉積、等離子化學氣相沉積等。
表面淬火
表面淬火是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來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，而心部沒有發(fā)生相變，這就實現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。
化學熱處理
化學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程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，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程。滲氮可提高表面層的硬度與耐磨性，還可以提高疲勞強度、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，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。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，這個過程稱為滲金屬。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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