热处理基础知识总结！_金属材料及热处理_

热处理是指在固态下通过加热、保温和冷却获得预期组织和性能的金属热处理工艺。

1.热处理1.正火：将钢或钢加热到临界点AC3或ACM上述适当温度在空气中冷却一段时间后，得到珠光体组织的热处理工艺。

2.退火:将亚共析钢工件加热至AC3以上20-40度，保温一段时间后，在空气中缓慢冷却(或埋在砂或石灰中冷却)至500度以下。

3.固溶热处理：将合金加热至高温单相区域，保持恒温，使过剩相完全溶解在固溶体中，然后快速冷却，以获得过饱和固溶体的热处理过程。

4、及时性：合金经固溶热处理或冷塑性变形后，当室温放置或略高于室温时，其性能随时间而变化。

5、固溶处理：充分溶解合金中的各种相，加强固溶体，提高韧性和耐腐蚀性，消除应力和软化，继续加工成型。

6.及时处理:加热保温加强相沉淀，硬化强度。

7.淬火：钢奥氏体化后，以适当的冷却速度冷却，使马氏体等不稳定组织结构在横截面内全部或一定范围内发生变化。

8.回火:将淬火工件加热到临界点AC1以下适当温度保持一定时间，然后冷却，以获得所需的组织和性能。

9.钢碳氮共渗：碳氮共渗是将碳氮同时渗入钢表面的过程。碳氮共渗，又称氰化物，广泛应用于中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度、耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗主要是渗氮，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬性。

10、调质处理(quenching and tempering)：一般来说，淬火与高温回火相结合的热处理被称为质量调节处理。质量调节处理广泛应用于各种重要的结构部件，特别是在交替负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮和轴。回火索氏体组织的力学性能优于相同硬度的正火索氏体组织。其硬度取决于高温回火温度，与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

11.钎焊:将两个工件用钎料加热熔化粘的热处理工艺。

二、工艺特点

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一。与其他加工工艺相比，热处理一般不会改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织或工件表面的化学成分来赋予或提高工件的使用性能。其特点是提高工件的内部质量，肉眼看不到。为了使金属工件具有所需的机械性能、物理性能和化学性能，除了合理选择材料和各种成

三、工艺流程

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个工艺，有时只有加热和冷却两个工艺。这些过程相互连接，不间断。

加热是热处理的重要过程之一。金属热处理的加热方法有很多，更早以木炭和煤为热源，更近使用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，无环境污染。可直接加热这些热源，也可间接加热熔融盐或金属，甚至浮动颗粒。

金属加热时，工件暴露在空气中，经常氧化脱碳（即钢零件表面碳含量降低），对热处理后零件的表面性能有非常不利的影响。因此，金属通常应在可控气氛或保护气氛、熔融盐和真空中加热，或涂层或包装方法。

加热温度是热处理过程中的重要工艺参数之一。选择和控制加热温度是保证热处理质量的主要问题。加热温度因金属材料和热处理的目的而异，但一般加热到相变

冷却也是热处理过程中不可缺少的一步。冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般来说，退火的冷却速度更慢，正火的冷却速度更快，淬火的冷却速度更快。但由于钢种不同，也有不同的要求。例如，空硬钢可以以与正火相同的冷却速度硬化。

四、工艺分类

金属热处理工艺一般可分为三类：整体热处理、表面热处理和化学热处理。根据不同的加热介质、加热温度和冷却方法，每个类别可分为几种不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可以获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢是工业上应用更广泛的金属，钢显微组织也是更复杂的，因此钢热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件进行整体加热，然后以适当的速度冷却，获得所需的金相组织，以改变其整体力学性能。钢的整体热处理大致包括退火、正火、淬火和回火。

工艺手段：

退火是将工件加热到适当的温度，根据材料和工件尺寸采用不同的绝缘时间，然后缓慢冷却，使金属内部组织达到或接近平衡，获得良好的工艺性能和使用性能，或为进一步淬火做准备。

正火是将工件加热到适当的温度，然后在空气中冷却。正火的效果类似于退火，但组织更薄，通常用于提高材料的切割性能，有时用于一些低要求的零件作为更终热处理。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬火介质中快速冷却。淬火后，钢件变硬，但同时变脆。为了及时消除脆性，通常需要及时回火。

为降低钢件的脆性，淬火后的钢件高于室温，低于650℃在适当的温度下进行长温，然后冷却，称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四火，其中淬火与回火密切相关，经常配合使用，不可或缺。四火随着加热温度和冷却方法的不同而发展成不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，淬火和高温回火的结合被称为质量调节。部分合金淬火形成过饱和固溶体后，在室温或稍高的适当温度下长时间保持，以提高合金的硬度、强度或电磁性。这种热处理工艺被称为及时处理。

压力加工变形与热处理有效紧密结合，使工件具有良好的强度和韧性，称为变形热处理；负压大气或真空中的热处理称为真空热处理，不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持工件表面清洁，提高工件性能，还能通过渗透剂进行化学热处理。

表面热处理是一种金属热处理工艺，只加热工件表面，以改变其表面的力学性能。为了只加热工件表面而不将过多的热量传递到工件中，所使用的热源必须具有较高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热量，使工件表面或局部能够在短时间或瞬间达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理、常用热源有氧乙炔或氧丙烷、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是前者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、盐类介质或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

热处理是机械零件和工模制造过程中的重要工艺之一。一般来说，它可以保证和提高工件的耐磨、耐腐蚀等性能 。它还可以改善空白的组织和应力状态，有利于各种冷热处理。

例如，白口铸铁可以通过长期退火获得锻造铸铁，以提高塑性 ；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比未经热处理的齿轮成倍或几十倍；此外，廉价碳钢具有一定昂贵的合金钢性能，可以取代一些耐热钢和不锈钢；几乎所有的工作模具都需要热处理。

补充手段

一、退火类型

退火是一种热处理工艺，将工件加热到适当的温度，保持一定的时间，然后慢慢冷却。

根据加热温度可分为两类：一类是临界温度(Ac1或Ac3）上述退火，又称相变重结晶退火，包括完全退火、不完全退火、球化退火和扩散退火（均匀退火）；另一种是临界温度以下的退火，包括再结晶退火和去应力退火。根据冷却方法，退火可分为等温退火和连续冷却退火。

1.完全退火和等温退火，又称重结晶退火，一般称为退火。它将钢或钢加热到Ac3以上20~30℃，绝缘时间足够长，使组织在完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理过程。该退火主要用于铸造、锻件和热轧型材，有时用于焊接结构。通常作为一些不重工件的更终热处理，或作为一些工件的预热处理。

2、球化退火球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具、量具、模具所用的钢种)。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

3.去应力退火去应力退火，又称低温退火(或高温回火)，主要用于消除铸件、锻件、焊件、热轧件、冷拉件等的残余应力。如果不消除这些应力，钢件在一段时间后或随后的切割过程中会变形或开裂。

4.不完全退火将钢加热到Ac1~Ac三、或Ac1~ACcm(过分析钢)之间温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。

二、淬火时，更常用的冷却介质是盐水、水和油。

盐水淬火工件硬度高，表面光滑，不易产生硬软点，但容易使工件严重变形，甚至开裂。油作为淬火介质只适用于一些稳定性大的合金钢或小型碳钢工件的淬火。

三、钢回火的目的

1.降低脆性，消除或减少内应力。钢件淬火后内应力和脆性大。如果不及时回火，钢件往往会变形甚至开裂。

2.为了获得工件所需的机械性能，淬火后工件具有高硬度和高脆性。为了满足各种工件的不同性能要求，硬度可以通过适当的回火来调整，降低脆性，获得所需的韧性和塑性。

3.稳定工件尺寸

4.对于一些退火难以软化的合金钢，淬火(或正火)后经常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，降低硬度，有利于切割。

补充概念

1、退火：指金属材料加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，有利于切割或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀性，或为后热处理做好准备。

2.正火:指将钢或钢件加热到或 (钢的上临界点温度)以上，30~50℃在静态空气中保持适当的时间冷却热处理过程。正火的目的：主要是提高低碳钢 的机械性能，提高切削加工性能，细化晶粒，消除组织缺陷，为后热处理做好组织准备。

3.淬火:将钢加热到 Ac3 或 Ac1（钢的下临界点温度）以上的温度，保持一定时间，然后以适当的冷却速度获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理过程。常见的淬火过程包括单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火、表面淬火和局部淬火。淬火目的 ：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度、强度和耐磨性，为后热处理准备 组织等。

4.回火：指钢件经淬火后加热至 Ac1 以下温度，保温一段时间，然后冷却到室温。常见的回火工艺有：低温回火、中温回火 ，