常用表面处理工艺及热处理工艺

正火：又称常化，是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后，

从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。

运用范围：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切

削加工的预处理。 ②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。 ③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。 ④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。 ⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。 ⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。

目的：使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低材料的硬度。 退火：将金属构件加热到高于或低于临界点，保持一定时间，随后缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。

目的：降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹

倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。退火工艺随目的之不同而有多种，如等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。

注: 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，因而正火组织

要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。

淬火：将钢件加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温

度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。

注：将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中

快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬透。

目的：淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝

氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

回火：将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。

目的：减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。获得工艺要求的力学性能。

稳定工件尺寸。 对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用退火则软化周期太长，而采用回火软化则既能降低硬度，又能缩短软化周期。

注：对于未经淬火的钢，回火是没有意义的，而淬火钢不经回火一般也不能直接

使用。为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。回火往往是与淬火相伴，并且是热处理的最后一道工序。经过回火，钢的组织趋于稳定，淬火钢的脆性降低，韧性与塑性提高，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。

调质：调质通常指淬火+高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。 方法也就

是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+30~50℃；过共析钢为Ac1+30~50℃；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。淬火后在500~650℃进行回火即可。

目的：调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能的表面热处理：渗碳：为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。

目的：渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。渗碳后

﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。

注：一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25%)。渗碳后必须进行淬

火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性

渗氮：是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常

见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮

目的：渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢

中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。

注：在渗氮零件的整个制造过程中，渗氮往往是最后一道工序，至多再进行

精磨或研磨。渗氮零件的工艺流程一般为：锻造→正火（退火）→粗加工→调质→精加工→去应力→精磨→渗氮→精磨→装配。

PS: 与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗

层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。

磷化：把工件浸入磷酸盐溶液中，使工件表面获得一层不溶于水的磷酸盐薄膜的工艺。除油除锈→水洗→磷化→水洗→磷化后处理

目的：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

发黑：发黑又叫发蓝，工件在空气、水蒸气或化学药物的溶液中在室温或加热到

适当温度，在工件表面形成一层蓝色或黑色氧化膜，以改善其耐蚀性和外观的表面处理工艺。发黑形成的黑色氧化膜，其厚度为0.5-1.5μm，抗腐蚀能力比其它化学膜低。

整光：即光整加工，不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，如超级光磨和抛光等。

注：主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨\滚压加工等），应放在工艺

路线最后阶段进行，加工后的表面光洁度在Ra0.8um以上，轻微的碰撞都会损坏表面。

真空淬火：真空热处理是将金属工件在 1个大气压以下(即负压下)加热的

金属热处理工艺。真空中的淬火有气淬和液淬两种。气淬即将工件在真空加热后向冷却室中充以高纯度中性气体(如氮)进行冷却。适用于气淬的有高速钢和高碳高铬钢等马氏体临界冷却速度较低的材料。液淬是将工件在加热室中加热后，移至冷却室中充入高纯氮气并立即送入淬火油槽，快速冷却。如果需要高的表面质量，工件真空淬火和固溶热处理后的回火和沉淀硬化仍应在真空炉中进行。

PS: 真空淬火实际上就是一道淬火工艺，只是区别于传统的零件在加热过程中与

空气或盐浴等介质接触，从而出现氧化现象和较大的形变现象，真空淬火是将零件放置于真空炉中抽取真空进行加热，因此氧化和形变均较小，这就是真空淬火最大的优势。

抛丸：抛丸是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似的工艺还有喷砂和喷丸。

抛丸是一个冷处理过程，分为抛丸清理和抛丸强化，抛丸清理顾名思义是为了去除表面氧化皮等杂质提高外观质量，抛丸强化就是利用高速运动的弹丸（60-110m/s）流连续冲击被强化工件表面，迫使靶材表面和表层（0.10-0.85mm）在循环性变形过程中发生以下变化：1.显微组织结构发生改性；2.非均匀的塑变外表层引入残余压应力，内表层生产残余拉应力；3.外表面粗糙度发生变化（Ra Rz）。

目的：可提高材料/零件疲劳断裂抗力，防止疲劳失效，塑性变形与脆断，提高

疲劳寿命。