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一、熱處理的定義
熱處理是指金屬在固態下經加熱、保溫和冷卻，以改變金屬的內部組織和結構，從而獲得所需性能的一種工藝過程。
熱處理的三大要素
①加熱（ Heating）
目的是獲得均勻細小的奧氏體組織。
②保溫（Holding）
目的是保證工件燒透，並防止脫碳和氧化等。
③冷卻（Cooling）
目的是使奧氏體轉變為不同的組織。
熱處理後的組織
加熱、保溫後的奧氏體在隨後的冷卻過程中，根據冷卻速度的不同將轉變成不同的組織。不同的組織具有不同的性能。
二、熱處理工藝
1.退火
操作方法： 將鋼件加熱到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的溫度（可以查閱有關資料）後，一般隨爐溫緩慢冷卻。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：1.適用於合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應狀態不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態進行退火 。
2.正火
操作方法：將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上30~50度，保溫後以稍大於退火的冷卻速度冷卻。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預先熱處理工序。對於性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結構鋼及低合金鋼件，也可作為最後熱處理。對於一般中、高合金鋼，空冷可導致完全或局部淬火，因此不能作為最後熱處理工序。
3.淬火
操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然後在水、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，有時對某些高合金鋼（如不鏽鋼、耐磨鋼）淬火時，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。
應用要點：1.一般用於含碳量大於百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內應力，降低鋼的塑性和衝擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學性能。
4.回火
操作方法：將淬火後的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經保溫後，於空氣或油、熱水、水中冷卻。
目的：1.降低或消除淬火後的內應力，減少工件的變形和開裂；2.調整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學性能；3.穩定工件尺寸。
應用要點：1.保持鋼在淬火後的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的衝擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼儘量避免在230~280度、不鏽鋼在400~450度之間回火，因為這時會產生一次回火脆性。
5.調質
操作方法：淬火後高溫回火稱調質，即將鋼件加熱到比淬火時高10~20度的溫度，保溫後進行淬火，然後在400~720度的溫度下進行回火。
目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學性能。
應用要點：1.適用於淬透性較高的合金結構鋼、合金工具鋼和高速鋼；2. 不僅可以作為各種較為重要結構的最後熱處理，而且還可以作為某些緊密零件，如絲槓等的預先熱處理，以減小變形。
6.時效
操作方法：將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時或更長時間，然後隨爐取出在空氣中冷卻。
目的：1. 穩定鋼件淬火後的組織，減小存放或使用期間的變形；2.減輕淬火以及磨削加工後的內應力，穩定形狀和尺寸。
應用要點：1. 適用於經淬火後的各鋼種；2.常用於要求形狀不再發生變化的緊密工件，如緊密絲槓、測量工具、床身機箱等。
7.冷處理
操作方法：將淬火後的鋼件，在低溫介質（如干冰、液氮）中冷卻到－60～－80度或更低，溫度均勻一致後取出均溫到室溫。
目的：1．使淬火鋼件內的殘餘奧氏體全部或大部轉換為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強度、耐磨性和疲勞極限；2． 穩定鋼的組織 ，以穩定鋼件的形狀和尺寸。
應用要點：1．鋼件淬火後應立即進行冷處理，然後再經低溫回火，以消除低溫冷卻時的內應力；2．冷處理主要適用於合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密零件。
8．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，當達到淬火溫度後立即噴水冷卻。
目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍保持韌性狀態。
應用要點：1．多用於中碳鋼製件，一般淬透層深度為2～6mm；2．適用於單件或小批量生產的大型工件和需要局部淬火的工件。
9．感應加熱表面淬火
操作方法：將鋼件放入感應器中，使鋼件表層產生感應電流，在極短的時間內加熱到淬火溫度，然後噴水冷卻。
目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部保持韌性狀態。
應用要點：1．多用於中碳鋼和中堂合金結構鋼製件；2． 由於肌膚效應，高頻感應淬火淬透層一般為1～2mm，中頻淬火一般為3～5mm，高頻淬火一般大於10mm．
10．滲碳
操作方法：將鋼件放入滲碳介質中，加熱至900～950度並保溫，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、耐磨性及疲勞強度，心部仍然保持韌性狀態。
應用要點：1．用於含碳量為0．15％～0．25％的低碳鋼和低合金鋼製件，一般滲碳層深度為0．5～2．5mm；2．滲碳後必須進行淬火，使表面得到馬氏體，才能實現滲碳的目的。
11．氮化
操作方法：利用在5．．～600度時氨氣分解出來的活性氮原子，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、疲勞強度以及抗蝕能力。
應用要點：多用於含有鋁、鉻、鉬等合金元素的中碳合金結構鋼，以及碳鋼和鑄鐵，一般氮化層深度為0．025～0．8mm．
12．氮碳共滲
操作方法：向鋼件表面同時滲碳和滲氮。
目的：提高鋼件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度以及抗蝕能力。
應用要點：1．多用於低碳鋼、低合金結構鋼以及工具鋼製件，一般氮化層深0．02～3mm；2．氮化後還要淬火和低溫回火。
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