钢铁材料的一般热处理方法

热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温、冷却的手段，改变金属材料内部的组织状态，从而获得所需性能的一种热加工工艺。常见的热处理的方法请参考下表。
名称热处理过程热处理目的1．退 火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂




退火类别（1）完全退火将钢件加热到临界温度（不同钢材临界温度也不同，一般是710~750℃，个别合金钢的临界温度可达800~900ºC）以上30~50ºC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却（或埋在沙中冷却）细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量（质量分数）在0.8％以下的锻件或铸钢件（2）球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火做好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量（质量分数）大于0.8％的碳素钢和合金工具钢（3）去应力退火将钢件加热到500～650ºC，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般采用随炉冷却）消除钢件焊接和冷校直时产生的内应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60ºC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3． 淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等





淬火类别（1）单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却（2）双液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300~400ºC，然后移入油中冷却
（3）火焰表面淬火用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等
（4）表面感应淬火将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热（2~10min）到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持着较好的强度和韧性。表面感应淬火适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件

4．回火将淬火后的钢件加热到临界温度以下，保温一段时间，然后在空气或油中冷却回火是紧接着淬火以后进行的，也是热处理的最后一道工序①获得所需的力学性能。在通常情况下，零件淬火后的强度和硬度有很大提高，但塑性和韧性却有明显降低，而零件的实际工作条件要求有良好的强度和韧性。选择适当的回火温度进行回火后，可以获得所需的力学性能②稳定组织，稳定尺寸③消除内应力
（1）低温回火将淬硬的钢件加热到150~50ºC,并在这个温度保温一定时间，然后在空气中冷却,低温回火多用于切削刀具、量具、模具、滚动轴承和渗碳零件等消除钢件因淬火而产生的内应力类别（2）中温回火将淬火的钢件加热到350～450℃，经保温一段时间冷却下来，一般用于各类弹簧及热冲模等零件使钢件获得较高的弹性、一定的韧性和硬度
（3）高温回火将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力5．调质将淬火后的钢件进行高温（500～600ºC）回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的细化晶粒，使钢件获得较高韧性和足够的强度，使其具有良好的综合力学性能6．时  效  处  理（1）人工时效将经过淬火的钢件加热到100～160℃，经过长时间的保温，随后冷却消除内应力，减少零件变形，稳定尺寸，对精度要求较高的零件更为重要（2）自然时效将铸件放在露天；钢件（如长轴、丝杠等）放在海水中或长期悬吊或轻轻敲打 要经自然时效的零件，最好先进行粗加工7．化学热处理将钢件放到含有某些活性原子（如碳、氮、铬等）的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化学热处理（1）钢渗的碳将碳原子渗入钢件表层常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等使表面具有高的硬度（HRC60～65）和耐磨性，而中心仍保持高的韧性（2）钢渗的氮将氮原子渗入钢件表层常用于重要的螺栓、螺母、销钉等零件提高钢件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性类别（3）钢的氰化将碳和氮原子同时渗入到钢件表层适用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可用于高速钢刀具提高钢件表层的硬度和耐磨性8．发黑将金属零件放在很浓的碱和氧化剂溶液中加热氧化，使金属零件表面生成一层带有磁性的四氧化三铁薄膜常用于低碳钢、低碳合金工具钢由于材料和其他因素的影响，发黑层的薄膜颜色有蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等，其厚度为0.6～0.8µm防锈、增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力