熱處理能做什么？

熱處理是通過(guò)改變材料的組織結(jié)構(gòu)從而大幅度改變材料性能的工藝環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量、保證整機(jī)使用性能和可靠性的關(guān)鍵，在制造業(yè)具有十分重要的作用。

熱處理技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛：在機(jī)床制造中要進(jìn)行熱處理的零件占60-70%，在汽車(chē)、拖拉機(jī)制造中占70-80%，在各類(lèi)工具、刃具、模具、量具等和滾動(dòng)軸承制造中，100%需要進(jìn)行熱處理。

熱處理的定義

金屬熱處理是將工件放在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，通過(guò)改變工件表面的化學(xué)成分，表面或內(nèi)部顯微組織的結(jié)構(gòu)來(lái)改變其性能的熱加工工藝。熱處理的特點(diǎn)是改變零件或毛坯的內(nèi)部組織，不改變其形狀，經(jīng)熱處理的材料，可以提高硬度、強(qiáng)度，使經(jīng)過(guò)熱處理的材料提高使用壽命；也可以降低硬度、強(qiáng)度，使材料易于加工。

熱處理基本工藝過(guò)程：加熱、保溫、冷卻。

熱處理的五個(gè)基本要素

加熱介質(zhì)、加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度是熱處理的五個(gè)基本要素。

1、加熱介質(zhì)：工件加熱的環(huán)境

一般加熱介質(zhì)為空氣，特殊工藝要求用可控介質(zhì)，如為防止氧化脫碳用還原氣氛或惰性氣體氣氛，滲碳、滲氮?dú)夥铡?/span>

2、加熱速度：指工件加熱的速度

工件加熱的速度影響加熱時(shí)的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和相變過(guò)程，加熱速度快組織晶粒細(xì)小，但由于表面與心部溫差大導(dǎo)致熱應(yīng)力和組織應(yīng)力增大，從而容易使工件變形，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生裂紋。

3、加熱溫度和保溫時(shí)間

工件在一定溫度下保溫可使組織平衡、成分均勻、應(yīng)力消除、同時(shí)也使晶粒長(zhǎng)大，機(jī)械性能降低。

4、冷卻速度

通過(guò)合理控制冷卻速度得到希望的顯微組織，從而達(dá)到工件要求的使用性能。

熱處理種類(lèi)

包括退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)、表面淬火、表面化學(xué)熱處理等，其中表面淬火：僅對(duì)工件表層進(jìn)行的淬火，其中包括感應(yīng)淬火、接觸電阻加熱淬火（俗稱(chēng)電火花）、火焰淬火、激光淬火、電子束淬火等。表面化學(xué)熱處理：滲碳、碳氮共滲、滲氮、氮碳共滲等。

熱處理方式及注意事項(xiàng)

1、退火

（1）定義：將鋼件加熱到Ac3+30～50℃或Ac1+30～50℃或Ac1以下的溫度后保溫，一般隨爐緩慢冷卻獲得接近平衡組織的熱處理工藝。

（2）目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工與壓力加工性能；細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；消除冷、熱加工做產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料；一般在毛坯狀態(tài)進(jìn)行退火。

2、正火

（1）定義：將鋼件加熱到Ac3或Acm以上30～50℃，保溫使之完全奧氏體化后，在空氣中冷卻得到珠光體類(lèi)型組織的工藝。

（2）目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工與壓力加工性能；一般認(rèn)為硬度在HB160～230范圍內(nèi)鋼材的切削加工性能最好，硬度過(guò)高難于加工，且刀具易磨損，硬度低易粘刀，使刀具損壞，且工件表面粗糙；改善組織中相的分布與形態(tài)，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為最終熱處理做好準(zhǔn)備；消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以減少后續(xù)加工過(guò)程中的變形和開(kāi)裂傾向。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：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，也可作為最終熱處理。對(duì)于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最終熱處理工序。

3、淬火

（1）定義：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一定時(shí)間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻獲得馬氏體和貝氏體組織的熱處理工藝。

（2）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。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：一般用于含碳量大于0.3%的碳鋼和合金鋼；淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時(shí)會(huì)造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌性，所以要進(jìn)行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能。淬火后工件易產(chǎn)生形狀變化、體積變化、淬火裂紋等缺陷，這些缺陷與材料性質(zhì)、工件結(jié)構(gòu)、熱處理工藝等有關(guān)。

4、回火

（1）定義：將淬火后鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻到室溫的熱處理工藝。

（2）目的：降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開(kāi)裂；調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的適當(dāng)配合，滿(mǎn)足各種工件對(duì)性能的不同要求；穩(wěn)定工件尺寸。

（3）應(yīng)用范圍注意事項(xiàng)：保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時(shí)用低溫回火（150～250℃），主要用于高碳鋼、高合金鋼；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強(qiáng)度時(shí)用中溫回火（350～500℃），主要用于各種彈簧鋼及熱鍛模具鋼；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強(qiáng)度是用高溫回火（500～650℃），主要用于中碳結(jié)構(gòu)鋼、中合金結(jié)構(gòu)鋼等。一般鋼盡量避免在230～280℃、不銹鋼在400～450℃之間回火，因?yàn)檫@時(shí)會(huì)產(chǎn)生一次回火脆性。

5、調(diào)質(zhì)

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

（2）目的：改善切削加工性能，提高加工表面光潔度；減少淬火時(shí)的變形和開(kāi)裂；獲得良好的綜合力學(xué)性能。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：適用于淬透性較高的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和高速鋼；不僅可以作為各種較為重要結(jié)構(gòu)的最火熱處理，而且還可以作為某些精密零件，如絲杠等的預(yù)先熱處理，以減少變形。

6、火焰加熱表面淬火

（1）定義：利用氧-乙炔（或其他可燃?xì)猓┗鹧媸构ぜ韺蛹訜岵⒖焖倮鋮s的淬火。

（2）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)。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：多用于中碳鋼工件，一般淬透層深度為1～6mm；適用于單間或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。

7、感應(yīng)加熱表面淬火

（1）定義：利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱量，使工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火。

（2）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)。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：多用于中碳鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼工件；高頻、超音頻感應(yīng)淬火淬透層一般為1～2mm，中頻一般為3～5mm，工頻一般大于10mm；預(yù)先熱處理選用調(diào)質(zhì)或正火。

8、滲碳

（1）定義：將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900～950℃并保溫，使鋼件表面獲得一定濃度和深度的滲碳層。

（2）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)。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：用于含碳量為0.15%～0.25%的低碳鋼和低合金鋼工件，一般滲碳層深度為0.5～2.5mm；滲碳后必須進(jìn)行淬火，使表面得到馬氏體。

9、氮化

（1）定義：利用在500～600℃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。

（2）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。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：多用于有鋁、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0.30～0.60mm。

10、氮碳共滲（軟氮化）

（1）定義：向鋼件表面同時(shí)滲碳和滲氮

（2）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。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：多用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及工具鋼工件，一般氮化層深度0.01～0.02mm。

11、激光表面淬火

（1）定義：利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。

（2）特點(diǎn)：快速加熱，快速冷卻；可控制精確的局部表面加熱；硬度高；疲勞強(qiáng)度高；畸變微?。粺o(wú)需回火處理。

（3）應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)：凡能發(fā)生馬氏體相變的材質(zhì)均適合激光表面淬火；要求工件表面無(wú)油污、無(wú)銹蝕、無(wú)毛刺、無(wú)氧化皮；工件原始組織均勻、細(xì)小。