熱處理是金屬材料加工中非常重要的一步，熱處理可以改變金屬材料的物理和機械性質(zhì)，提高其硬度、強度、韌性等性能。

為了保證產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)構(gòu)是安全、可靠、經(jīng)濟和每個，結(jié)構(gòu)工程師一般都需要了解材料的力學(xué)性能，根據(jù)設(shè)計要求和材料特性選擇合適的熱處理工藝，提高其性能和壽命。以下是金屬材料相關(guān)的13種熱處理工藝，希望對大家有幫助。

1. 退火

指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋３忠欢ǖ臅r間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。常見的退火工藝有再結(jié)晶退火，完全退火，球化退火，去應(yīng)力退火等。

完全退火：細化晶粒，均勻組織，降低硬度，充分消除內(nèi)應(yīng)力完全退火適用于含碳量（質(zhì)量分數(shù)）在0.8％以下的鍛件或鑄鋼件。

球化退火：降低鋼的硬度，改善切削性能，并為以后淬火作好準(zhǔn)備，以減少淬火后變形和開裂,球化退火適用于含碳量（質(zhì)量分數(shù)）大于0.8％的碳素鋼和合金工具鋼。

去應(yīng)力退火：消除鋼件焊接和冷校直時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，消除精密零件切削加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防止以后加工和用過程中發(fā)生變形，去應(yīng)力退火適用于各種鑄件、鍛件、焊接件和冷擠壓件等。

2. 正火

指將鋼材或鋼件加熱到Ac3或Acm（鋼的上臨界點溫度）以上30～50℃，保持適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的力學(xué)性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。

3. 淬火

指將鋼件加熱到Ac3或Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一定的時間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。

常見的淬火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。

單液淬火：單液淬火只適用于形狀比較簡單，技術(shù)要求不太高的碳素鋼及合金鋼件。淬火時，對于直徑或厚度大于5～8mm的碳素鋼件，選用鹽水或水冷卻；合金鋼件選用油冷卻。

雙液淬火：將鋼件加熱到淬火溫度，經(jīng)過保溫以后，先在水中快速冷卻至300~400oC，然后移人油中冷卻。

火焰表面淬火：火焰表面淬火適用于單件或小批生產(chǎn)、表面要求硬而耐磨，并能承受沖擊載荷的大型中碳鋼和中碳合金鋼件，如曲軸、齒輪和導(dǎo)軌等。

表面感應(yīng)淬火：經(jīng)表面感應(yīng)淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持著較好的強度和韌性。表面感應(yīng)淬火適用于中碳鋼和中等含碳量的合金鋼件。

4. 回火

指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產(chǎn)生的應(yīng)力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火等。

低溫回火：低溫回火消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，多用于切削刀具、量具、模具、滾動軸承和滲碳零件等。

中溫回火：中溫回火使鋼件獲得較高的彈性、一定的韌性和硬度，一般用于各類彈簧及熱沖模等零件。

高溫回火：高溫回火使鋼件獲得較好的綜合力學(xué)性能，即較高的強度和韌性及足夠的硬度，消除鋼件因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，主要用于要求高強度、高韌性的重要結(jié)構(gòu)零件，如主軸、曲軸、凸輪、齒輪和連桿等。

5. 調(diào)質(zhì)

指將鋼材或鋼件進行淬火及回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。

6. 化學(xué)熱處理

指金屬或合金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。化學(xué)熱處理的目的：主要是提高鋼件表面的硬度，耐磨性，抗蝕性，抗疲勞強度和抗氧化性等。常見的化學(xué)熱處理工藝有：滲碳，滲氮，碳氮共滲等。

滲碳：使表面具有高的硬度（HRC60～65）和耐磨性，而中心仍保持高的韌性，常用于耐磨并受沖擊的零件，如:輪、齒輪、軸、活塞銷等。

滲氮：提高鋼件表層的硬度、耐磨性、耐蝕性，常用于重要的螺栓、螺母、銷釘?shù)攘慵?/p>

碳氮共滲：提高鋼件表層的硬度和耐磨性，適用于低碳鋼、中碳鋼或合金鋼零件，也可用于高速鋼刀具。

7. 固溶處理

指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，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的熱處理工藝。固溶處理的目的：主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。

8. 沉淀硬化（析出強化）

指金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經(jīng)冷加工后，在400～500℃或700～800℃進行沉淀硬化處理，可獲得很高的強度。

9. 時效處理

指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持，其性能，形狀，尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。

若采用將工件加熱到較高溫度，并較長時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理；若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象，稱為自然時效處理。時效處理的目的，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能等。

10. 淬透性

指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性主要取決于它的化學(xué)成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時間等因素有關(guān)。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學(xué)性能以及可選用鋼件淬火應(yīng)力小的淬火劑，以減少變形和開裂。

11. 臨界直徑（臨界淬透直徑）

臨界直徑是指鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬氏體或50%馬氏體組織時的最大直徑，一些鋼的臨界直徑一般可以通過油中或水中的淬透性試驗來獲得。

12. 二次硬化

某些鐵碳合金（如高速鋼）須經(jīng)多次回火后，才進一步提高其硬度。這種硬化現(xiàn)象，稱為二次硬化，它是由于特殊碳化物析出和（或）由于參與奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體所致。

13. 回火脆性

指淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象。回火脆性可分為第一類回火脆性和第二類回火脆性。

第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性，主要發(fā)生在回火溫度為250～400℃時，在重新加熱脆性消失后，重復(fù)在此區(qū)間回火，不再發(fā)生脆性；

第二類回火脆性又稱可逆回火脆性，發(fā)生的溫度在400～650℃，當(dāng)重新加熱脆性消失后，應(yīng)迅速冷卻，不能在400～650℃區(qū)間長時間停留或緩冷，否則會再次發(fā)生催化現(xiàn)象。

回火脆性的發(fā)生與鋼中所含合金元素有關(guān)，如錳，鉻，硅，鎳會產(chǎn)生回火脆性傾向，而鉬，鎢有減弱回火脆性傾向。

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