將金屬工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)加熱使介質(zhì)中的原子擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變其化學(xué)成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。和表面淬火不同，化學(xué)熱處理后的工件表面不僅有組織的變化，而且也有化學(xué)成分的變化。可以說(shuō)，鋼的化學(xué)熱處理就是改變鋼的表層化學(xué)成分和性能的一種熱處理工藝。化學(xué)熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，心部在具有良好的塑性和韌性的同時(shí)，還可獲得較高的強(qiáng)度。通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)熱處理還可使鋼件表層具有減摩、耐腐蝕等特殊性能。因此，化學(xué)熱處理工藝已

高溫形變熱處理是將鋼加熱至Ac3以上，在穩(wěn)定的奧氏體溫度范圍內(nèi)進(jìn)行變形，然后立即淬火，使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變并回火得到所需要性能的熱處理工藝（見(jiàn)圖1）。由于形變溫度遠(yuǎn)高于鋼的再結(jié)晶溫度，形變強(qiáng)化效果易于被高溫再結(jié)晶所削弱，故應(yīng)嚴(yán)格控制形變后至淬火前的停留時(shí)間，形變后要立即淬火冷卻。高溫形變熱處理和一般熱處理相比，在提高鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的同時(shí)，還能改善鋼的塑性和韌性。圖1   高溫形變熱處理工藝過(guò)程示意圖高溫形變熱處理適用于一般碳素鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)零件以及機(jī)械加工量不大的鍛件或軋材，如連桿、曲軸、彈簧、葉

球墨鑄鐵的力學(xué)性能主要取決于金屬基體，通過(guò)熱處理控制奧氏體化溫度、保溫時(shí)間和冷卻條件可以改變奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而可以顯著改善球墨鑄鐵的力學(xué)性能。在熱處理過(guò)程中，石墨作為球墨鑄鐵中的一個(gè)相，也參與相變過(guò)程。石墨的存在相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)碳庫(kù)，形成鐵素體球墨鑄鐵時(shí)，碳全部或大部分集中于石墨這個(gè)儲(chǔ)碳庫(kù)中。球墨鑄鐵熱處理加熱時(shí)，球狀石墨表面的碳有部分溶入奧氏體，供應(yīng)必要的碳量?？刂萍訜釡囟瓤梢钥刂茒W氏體中含碳量，從而可以得到低碳馬氏體或者高碳馬氏體。奧氏體化后的球墨鑄鐵在Ar1以下緩慢冷卻時(shí)析出石墨，或沉積在原來(lái)石

球墨鑄鐵退火熱處理工藝包括消除內(nèi)應(yīng)力退火、高溫退火和低溫退火三種。球墨鑄鐵消除內(nèi)應(yīng)力退火一般是以75～100℃/h的速度加熱到500~ 600℃，根據(jù)鑄件壁厚可按每25mm保溫1h來(lái)計(jì)算，而后空冷。這種方法消除鑄件90%~95%的應(yīng)力，可提高鑄件的塑性及韌性，但組織并沒(méi)有發(fā)生明顯改變。高溫退火是將鑄件加熱到900~ 950℃，保溫1～4h，進(jìn)行第一階段石墨化，然后爐冷至720~780℃，保溫2~8h，進(jìn)行第二階段石墨化。如果在900~950℃保溫后爐冷至600℃空冷，則由于第二階段石墨化沒(méi)有進(jìn)行，將得到珠光體球墨鑄

將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900~950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳滲層的工藝方法叫做滲碳。齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機(jī)器零件經(jīng)過(guò)滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。而心部仍保持低碳含量，具有良好的塑性和韌性。因此，滲碳可使同一材料制作的機(jī)器零件兼有高碳鋼和低碳鋼的性能，從而使這些零件既能承受磨損和較高的表面接觸應(yīng)力，同時(shí)又能承受彎曲應(yīng)力及沖擊載荷的作用。根據(jù)滲碳劑的不同，滲碳方法有固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。常用的是前兩種，

白口鑄鐵件具有大量的萊氏體（奧氏體和滲碳體的共晶體，奧氏體在低溫下會(huì)發(fā)生分解）和條狀滲碳體，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間退火，此種白口鑄鐵件組織會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+球狀石墨（白心）或珠光體+球狀石墨（黑心）。經(jīng)過(guò)這種處理后的鑄鐵稱為可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵常用的熱處理方式有退火、淬火及回火等。種類工藝規(guī)范目的適用范圍退火1、加熱到900-970℃保溫，加熱過(guò)程中石墨形核，高溫保溫后大塊碳化物消失2、高溫保溫后迅速冷至725-740℃保溫，進(jìn)行第一階段石墨化3、第一階段石墨化后，還冷到鑄鐵相變點(diǎn)以下進(jìn)行第二階段石墨化，在2-17℃/h冷速下形成完

低溫形變熱處理是將鋼加熱至奧氏體狀態(tài)，迅速冷卻至Ac1點(diǎn)以下、Ms點(diǎn)以上過(guò)冷奧氏體亞穩(wěn)溫度范圍進(jìn)行大量塑性變形，然后立即淬火并回火獲得所需要的性能的熱處理工藝。塑性變形可采用鍛造、軋制或拉拔等加工方法。該工藝僅適用于珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)之間( 400~550℃)有很長(zhǎng)孕育期的某些合金鋼。在該溫度區(qū)間進(jìn)行變形可防止珠光體或貝氏體相變。低溫形變熱處理在鋼的塑性和韌性不降低或降低不多的情況下，可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和疲勞極限，提高鋼抗磨損性和耐回火性。低溫形變熱處理比高溫形變熱處理具有更高的強(qiáng)化效果，且塑性并不降低。

1、冷作模具鋼的化學(xué)成分 模具鋼是用于制造模具的鋼種。根據(jù)工作條件的不同，模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼等。冷作模具鋼是指用于制造在冷態(tài)下變形或分離的模具的鋼，如沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模和滾絲模等。由于冷作模具在工作時(shí)，刃口部位承受很大的壓力、彎曲力和沖擊力，模具與坯料之間有強(qiáng)烈的摩擦，因此，冷作模具鋼的性能要求與刃具鋼相似，要求具有高強(qiáng)度、高硬度、足夠的韌性和良好的耐磨性。對(duì)于高精度的模具，要求其熱處理變形小，以保證模具的加工精度，大型模具還要求具有良好的淬透性。冷作模具鋼的化學(xué)成分

鋼經(jīng)淬火后，其內(nèi)部組織是不穩(wěn)定的，在不同的回火溫度下，將發(fā)生不同的組織轉(zhuǎn)變，如馬氏體的分解，碳化物的析出、聚集和長(zhǎng)大，殘留奧氏體的分解及α相的再結(jié)晶等，合金元素對(duì)這些轉(zhuǎn)變都會(huì)產(chǎn)生影響。(1)提高淬火鋼的耐回火性  耐回火性是指淬火鋼在回火時(shí)，抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力。不同的鋼在相同溫度回火后，強(qiáng)度、硬度下降少的，其耐回火性較高。由于合金元素溶人馬氏體，使原子擴(kuò)散速度減慢，因而在回火過(guò)程中馬氏體不易分解，碳化物不易析出，析出后也較難聚集長(zhǎng)大，特別是強(qiáng)碳化物形成元素，使合金鋼在相同溫度回火后強(qiáng)度、硬

銹鋼按化學(xué)成分分為鉻不銹鋼、鎳鉻不銹鋼、鉻錳不銹鋼等。按正火狀態(tài)的金相組織分為馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼五種類型。常用的不銹鋼的牌號(hào)、熱處理、性能等描述如下：(1)鐵素體型不銹鋼  常用的鐵素體型不銹鋼中，Wc<0.15%，WCr=12%~30%，屬于鉻不銹鋼。鉻是縮小奧氏體相區(qū)的元素，17%的鉻可使相圖中的奧氏體相區(qū)消失，獲得單相的鐵素體組織，即使將鋼從室溫加熱到高溫(960~1100℃)，其組織也無(wú)顯著變化。其耐大氣與耐酸能

低合金刃具鋼的熱處理工藝與碳素工具鋼基本相同，但淬火變形、淬火開(kāi)裂傾向較小。刃具熱處理包括預(yù)備熱處理（球化退火）和最終熱處理（淬火和低溫回火）。由于低合金刃具鋼屬于過(guò)共析鋼，鋼中碳化物較多，一般要進(jìn)行鍛造來(lái)改善碳化物的分布，但鍛造后硬度較高，難于切削加工，故鍛后應(yīng)進(jìn)行球化退火。低合金刃具鋼的最終熱處理為淬火和低溫回火。由于加入了合金元素，低合金刃具鋼的淬透性較好，淬火可采用油淬或分級(jí)淬火，有效地減小了淬火應(yīng)力和淬火變形。淬火和低溫回火后的組織為細(xì)的回火馬氏體、碳化物顆粒和少量殘留奧氏體，硬度可達(dá)60HRC以上。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于灰鑄鐵本身力學(xué)性能比較低，通常只用于一些支承與減摩零件，一般以退火處理為主，為了提高強(qiáng)度與耐磨性，可以采用正火處理與表面熱處理等方法。在灰鑄鐵生產(chǎn)中僅采用以下幾種熱處理方法。1．消除鑄造應(yīng)力的低溫退火當(dāng)形狀復(fù)雜且壁厚不均勻的鑄件澆注后冷卻時(shí)，因各部分的冷卻速度不同，往往形成很大的殘留內(nèi)應(yīng)力。這不僅要降低鑄件的強(qiáng)度，而且在切削加工后，因應(yīng)力重新分布會(huì)引起鑄件變形，對(duì)精度要求較高的復(fù)雜鑄件，在切削加工前，應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力的低溫退火。這種退火方法有時(shí)也稱為時(shí)效。熱處理工藝是將鑄件以60~100℃/h的速度

由于合金滲碳鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，生產(chǎn)中常將低、中淬透性的合金滲碳鋼在鍛造之后進(jìn)行正火熱處理以提高硬度，改善可加工性；對(duì)于高淬透性的合金滲碳鋼，可將零件在鍛造之后進(jìn)行一次空冷淬火，再于650℃左右進(jìn)行高溫回火熱處理，得到回火索氏體組織以利于切削加工。為保證零件表面具有高的硬度和耐磨性，一般應(yīng)在滲碳后進(jìn)行直接淬火或一次淬火及低溫回火熱處理。熱處理后零件表層獲得高硬度和高耐磨性的回火合金馬氏體和合金碳化物組織，表面硬度一般為58~64HRC。心部組織和硬度由合金滲碳鋼的淬透性和尺寸而定，心部若淬透，回火后為低碳回火合金馬

對(duì)于承受交變應(yīng)力、對(duì)綜合力學(xué)性能要求較高的球墨鑄鐵件，如連桿、曲柄等可采用調(diào)質(zhì)熱處理。淬火加熱溫度為880~920℃，保溫后一般采用油淬火得到細(xì)片馬氏體，再經(jīng)550~600℃回火，其組織為回火索氏體加球狀石墨，調(diào)質(zhì)熱處理后不僅強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)800~ 1000MPa，而且塑性、韌性比正火狀態(tài)好，但僅適用于小型鑄件，尺寸過(guò)大時(shí)，內(nèi)部淬不透，調(diào)質(zhì)效果不好。球墨鑄鐵淬火后硬度可達(dá)到58~60HRC，但脆性大，必須進(jìn)行回火，球墨鑄鐵的回火也分為低溫回火(140~250℃)、中溫回火(350~500℃)和高溫回火(500

根據(jù)彈簧的尺寸的不同，成形與熱處理方法也有所不同。1)熱成形彈簧的熱處理。線徑或板厚大于10mm的螺旋彈簧或板彈簧，往往在熱態(tài)下成形。板彈簧多數(shù)是將熱成形和熱處理結(jié)合進(jìn)行的，即利用熱成形后的余熱進(jìn)行淬火，然后再進(jìn)行中溫回火。螺旋彈簧則大多是在熱成形結(jié)束后，再重新進(jìn)行淬火和中溫回火處理。中溫回火后獲得回火托氏體組織，具有高的彈性極限與疲勞強(qiáng)度，硬度為38~50HRC（以42～48HRC最常用）。2)冷成形彈簧的熱處理。對(duì)于線徑或板厚小于8mm的彈簧，常用冷拉彈簧鋼絲或冷軋彈簧鋼帶在冷態(tài)下制成。冷拉彈簧鋼絲一般以熱處理

高速工具鋼中含有大量的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素，當(dāng)加熱溶入奧氏體時(shí)，使碳在γ-Fe中的最大固溶度點(diǎn)E顯著左移，因此高速工具鋼鑄態(tài)組織中出現(xiàn)了萊氏體組織，屬萊氏體鋼。高速工具鋼的鑄態(tài)組織共晶碳化物呈魚(yú)骨狀分布。魚(yú)骨狀的共晶碳化物硬而脆，不能用熱處理方法去除，必須通過(guò)高溫軋制和鍛壓的方法將其粉碎并使其重新分布。不經(jīng)鍛壓的高速工具鋼，將使刃具的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、熱硬性下降，淬火時(shí)易變形和開(kāi)裂，使用時(shí)容易崩刃和磨損。因此高速工具鋼在出廠時(shí)應(yīng)規(guī)定級(jí)別，檢驗(yàn)碳化物分布的不均勻度。1)高速工具鋼的退火。由于高速工具鋼的奧氏體穩(wěn)

目前氮碳共滲的零件數(shù)量日益增多，氮碳共滲適用于多種材料，包括純鐵、Q235-B鋼、滲碳鋼、中碳結(jié)構(gòu)鋼、專用滲氮鋼、工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵與冷激鑄鐵、鐵基粉末冶金件、陶瓷、硬質(zhì)合金等，由于共滲后的零件具有高的硬度、高的疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性、高的抗腐蝕性與抗咬合性等，另外具有變形小、成本低等。目前氮碳共滲的零件數(shù)量日益增多，氮碳共滲適用于多種材料，包括純鐵、Q235-B鋼、滲碳鋼、中碳結(jié)構(gòu)鋼、專用滲氮鋼、工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵與冷激鑄鐵、鐵基粉末冶金件、陶瓷、硬質(zhì)合金等，由于共滲后的零件具

滲氮工件的加工工藝路線一般是：鍛造→退火（或正火加高溫回火）→阻加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→（去應(yīng)力）→精加工→滲氮→精研（磨）。由工藝路線可見(jiàn)，滲氮前的預(yù)備熱處理包括了退火（或正火加高溫回火）、調(diào)質(zhì)和去應(yīng)力處理，這些工序都是為了滲氮而做準(zhǔn)備的，因?yàn)楣ぜB氮后基本上不再進(jìn)行加工。退火和正火的目的是為了細(xì)化組織，改善可加工性，消除內(nèi)應(yīng)力，并為調(diào)質(zhì)做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)處理是一道重要的預(yù)備熱處理工序，目的是為了獲得均勻而細(xì)小的索氏體組織，它不僅使工件

根據(jù)圖樣或加工工藝的要求，工件的某些部位不需要滲氮。因此，在滲氮之前，必須對(duì)非滲氮面進(jìn)行保護(hù)。常用的保護(hù)方法有以下幾種：(1)涂料法。在非滲氮面涂覆防滲氮涂料，將滲氮介質(zhì)與工件表面隔離，阻止氮的滲入。防滲氮涂料應(yīng)具有防滲效果好、對(duì)工件無(wú)腐蝕、滲氮后易于清除等特點(diǎn)。常用防滲氮涂料由80%~90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）水玻璃和10%~20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）石墨粉組成。防滲氮面在涂覆前應(yīng)清理干凈，然后加熱到60~80℃，再均勻涂覆，涂層厚度為0.6~1. 0mm，涂覆后在90～130℃下烘干或自然干燥。防滲氮涂料使用時(shí)應(yīng)隨配隨用。(2

鋼件淬火過(guò)程中，由于鋼件截面各部分冷卻速度不同，而造成溫度的差異，引起鋼件的體積收縮的不均勻，從而導(dǎo)致熱應(yīng)力的形成。如果熱應(yīng)力超過(guò)鋼件的屈服極限時(shí)，就會(huì)造成鋼件的塑性變形。熱應(yīng)力所引起的變形，往往使鋼件趨向“腰鼓”形狀，即直徑脹大而長(zhǎng)度縮小。鋼件淬火時(shí)，鋼從高溫進(jìn)行急劇冷卻，鋼的表層要比其內(nèi)部的冷卻速度快而發(fā)生較激烈的收縮。鋼件內(nèi)部由于冷卻較慢，其收縮則較小，從而內(nèi)部的阻礙則承受拉應(yīng)力作用。此時(shí)，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)其高溫屈服強(qiáng)度時(shí)，表層即可發(fā)生塑性滑移變形。假定外層溫度比心部低△T，鋼件直徑為D，