金属材料热处理工艺
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热处理的种类和方法很多，一般包括，加热，保温， 冷却三个阶段。
保温
温
临界点
度
加热
冷却
时间
1、普通热处理 1.1钢的退火
把钢加热到临界点Ac1以下的一定温度，保温一段时间后缓 慢冷却，以获得接近平衡态组织的热处理工艺。
目的：降低钢的硬度，改善切削加工性；消除应力或加工硬化， 提高塑性，便于成形加工，消除组织缺陷，改善工艺性能和使用性 能；细化晶粒，改善碳化物的分布和形态，为最终热处理作准备。
◆火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火
2.2钢的化学热处理
将零件放在一定的活性介质中加热和保温，使介质中和 活性原子渗入零件表层，从而改变表层化学成分、组织和性能的工 艺方法。通过表面化学处理，可以在同一材料上使工件的心部和表 面具有不同的成分，组织和性能。因而一般用在受交变载荷，强烈 磨损，或者在腐蚀，高温等特殊条件下工作的工件。
C 镀锌 ：
零件镀锌后，还要进行除氢、钝化等处理。氢在零件上放电 使材料变脆，用热处理可以除氢。为了提高锌镀层的耐腐蚀能力， 在铬酸盐溶液中使零件表面再覆盖一层稳定性高的铬酸盐膜，称为 钝化。锌镀层经过钝化处理后，生成一层光亮而美观的彩色膜，能 显著地提高镀层的保护性能。
由于锌具有上述特性，且价格较低廉。因此在机械工业、电 子工业、仪表和轻工业等部门，锌镀层广泛用作大气条件下黑色金 属的防护层。
渗碳体：化合物Fe3C,硬度很高，而塑性极差，几乎为零。HBS ＞800。
珠光体（P）：F与Fe3C和混合物。机械性能介于两者之间。HB S=250。
莱氏体（Ld)：奥氏体与渗碳体的混合物。机械性能与渗碳体相似， 塑性极差。HBS＞700。一般存在于生铁中。
热处理的定义
将钢在固态下以一定的加热速度加热到预定温度，，保 温一定时间，然后以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部 组织，从而得到所需性能的工艺方法。
D 镀铬
铬是微带蓝色的银白金属。铬镀层有很高的硬度 （HB=1000~1100）、耐磨性及良好的耐热性，在大气条件下， 能长久保持原来的光泽。铬镀在碱、硝酸盐及大多数气体与有机酸 中都有很好的化学稳定性。
下面是生产中常用的一些镀铬工艺：
（1）防护-装饰性镀铬 铬镀层具有良好的光泽和耐磨性，广泛地 用于仪器、仪表、汽车、自行车、钟表及日用五金上。
P+Fe3C
727°C
Ar1
Ld' Fe3C
Fra Baidu bibliotek
C%
0.02
0.77
1.0
2.0
4.0
6.69
2.11
4.43
铁素体（F）：铁机械性能与工业纯铁相似，韧性很好，延伸率4 5%~50%,强度和硬度均不高。HBS=80
奥氏体(A)：硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。HBS=170~2 20，延伸率45%~50%。727℃以上才能存在。
扩散退火 AC3
温 AC1 度
再结晶退火
球化退火
正火
时间
完全退火 低温退火
1.2钢的正火
将钢加热到Ac3或Accm以上30~50，适当保温后在空气中冷 却至室温的热处理工艺。
目的：用于普通结构零件，作为最终热处理；用中、低碳结构 钢 ，作为预先热处理，可获得合适的硬度，便于切削加工；
1.3钢的淬火
2、表面热处理
常用的表面热处理分为两大类：一类是只改变表面组织而不 改变表面化学成分的表面淬火，另一类是同时改变表面化学成分和 组织的表面化学热处理。
2.1钢的表面淬火
通过快速加热，在零件表面很快达到淬火温度而内部还没有 达到淬火温度以前迅速冷却，使零件表面获得较硬的马氏体组织面 心部仍保持塑性和韧性较好的原始组织的局部淬火方法。
将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某个温度，保温一段时 间后以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马 氏体或下贝氏体组织的方法。
目的：显著提高钢的强度和硬度；与回火工艺配合可得到不同 的综合机械性能，以满足不同的要求。 ◆淬火的冷却介质有：油、水、盐水、硝酸盐等。
1.4钢的回火
将淬火后的钢加热到Ac1以下某个一温度，保温一定时间， 然后冷却到室温的热处理方法。
金属材料 热处理工艺
退火
正火 普通热处理
淬火
热
回火
处
理 工
火焰加热
艺
表面淬火
感应加热
表面热处理 表面化学处理
渗碳 渗氮 镀锌 镀铬
1538°C
温 912°C
度
°C
AC1 A3
Ar3
F+A
A+L Accm A Acm
Arcm
F
F+P
P
L
1227°C L+Fe3C
A+Fe3C Ld
1148°C
AC1 A1
（2）耐磨镀铬（也叫硬铬） 铬镀层具有很高的硬度及耐磨性，广 泛地用于承受磨擦的工具和机器零件，如工、模、量、卡具、切削 刀具及易磨损零件（曲轴和辊类），能延长其使用寿命。也适用于 磨损零件的尺寸修复，对节约金属材料有着十分重要的意义。
主要用于弹簧及一些高强度的结构钢。
C.高温回火（500 ℃ ~650 ℃ ）:淬火钢经高温回火内应力消除较 彻底。中碳钢经回火后即可获胜一定的强度和硬度又有良好的韧性。
◆生产中常把淬火和高温回火相结合的热处理称为“调质处理”
调质处理广泛应用于各种重要机械零件，尤其是在交变载荷下工 作的零件如曲轴、齿轮、连杆等。
目的：降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，防止变形和开 裂；调整钢件的综合机构性能。 ◆按回火加热的温度的高低分为三类
A.低温回火（加热温度150℃~250 ℃ ）：对高碳钢，保持了高硬 度、高耐磨性。减少淬火应力，降低钢的脆性；对低碳钢，获得了 较高的塑性、韧性与较高的强度的良好配合。
低温回火广泛用于各类工模具、轴承。 B.中温回火（350 ℃ ~500 ℃ ）：淬火钢经中温回火后，内应力 基本消除，弹性极限显著提高，具有足够的强度、塑性、韧性。
A 钢的渗碳 ：向钢的表面渗入碳原子和过程。通过渗碳，使工件 的表面具有高硬度、耐磨性及疲劳强度，而心部仍保持一定强度和 较高的塑性韧性。
B 钢的渗氮： 目的同上（常用于含Cr\Mo\Al\Ti\V等元素的合金 钢
◆电镀：
电镀是应用电解原理，在零件的表面镀上一薄层其他金属或合 金的一种工艺。
其过程是：将清理干净、不带油污的零件放入含有镀层金属离子 的镀槽中，以待镀零件为阴极，镀金属为阳极，在直流电的作用下， 产生电解反应，使零件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。电 镀的目的，主要是增强零件的抗腐蚀能力，增加表面美观，提高表 面硬度以及提高导电或导磁性能等。
保温
温
临界点
度
加热
冷却
时间
1、普通热处理 1.1钢的退火
把钢加热到临界点Ac1以下的一定温度，保温一段时间后缓 慢冷却，以获得接近平衡态组织的热处理工艺。
目的：降低钢的硬度，改善切削加工性；消除应力或加工硬化， 提高塑性，便于成形加工，消除组织缺陷，改善工艺性能和使用性 能；细化晶粒，改善碳化物的分布和形态，为最终热处理作准备。
◆火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火
2.2钢的化学热处理
将零件放在一定的活性介质中加热和保温，使介质中和 活性原子渗入零件表层，从而改变表层化学成分、组织和性能的工 艺方法。通过表面化学处理，可以在同一材料上使工件的心部和表 面具有不同的成分，组织和性能。因而一般用在受交变载荷，强烈 磨损，或者在腐蚀，高温等特殊条件下工作的工件。
C 镀锌 ：
零件镀锌后，还要进行除氢、钝化等处理。氢在零件上放电 使材料变脆，用热处理可以除氢。为了提高锌镀层的耐腐蚀能力， 在铬酸盐溶液中使零件表面再覆盖一层稳定性高的铬酸盐膜，称为 钝化。锌镀层经过钝化处理后，生成一层光亮而美观的彩色膜，能 显著地提高镀层的保护性能。
由于锌具有上述特性，且价格较低廉。因此在机械工业、电 子工业、仪表和轻工业等部门，锌镀层广泛用作大气条件下黑色金 属的防护层。
渗碳体：化合物Fe3C,硬度很高，而塑性极差，几乎为零。HBS ＞800。
珠光体（P）：F与Fe3C和混合物。机械性能介于两者之间。HB S=250。
莱氏体（Ld)：奥氏体与渗碳体的混合物。机械性能与渗碳体相似， 塑性极差。HBS＞700。一般存在于生铁中。
热处理的定义
将钢在固态下以一定的加热速度加热到预定温度，，保 温一定时间，然后以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部 组织，从而得到所需性能的工艺方法。
D 镀铬
铬是微带蓝色的银白金属。铬镀层有很高的硬度 （HB=1000~1100）、耐磨性及良好的耐热性，在大气条件下， 能长久保持原来的光泽。铬镀在碱、硝酸盐及大多数气体与有机酸 中都有很好的化学稳定性。
下面是生产中常用的一些镀铬工艺：
（1）防护-装饰性镀铬 铬镀层具有良好的光泽和耐磨性，广泛地 用于仪器、仪表、汽车、自行车、钟表及日用五金上。
P+Fe3C
727°C
Ar1
Ld' Fe3C
Fra Baidu bibliotek
C%
0.02
0.77
1.0
2.0
4.0
6.69
2.11
4.43
铁素体（F）：铁机械性能与工业纯铁相似，韧性很好，延伸率4 5%~50%,强度和硬度均不高。HBS=80
奥氏体(A)：硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。HBS=170~2 20，延伸率45%~50%。727℃以上才能存在。
扩散退火 AC3
温 AC1 度
再结晶退火
球化退火
正火
时间
完全退火 低温退火
1.2钢的正火
将钢加热到Ac3或Accm以上30~50，适当保温后在空气中冷 却至室温的热处理工艺。
目的：用于普通结构零件，作为最终热处理；用中、低碳结构 钢 ，作为预先热处理，可获得合适的硬度，便于切削加工；
1.3钢的淬火
2、表面热处理
常用的表面热处理分为两大类：一类是只改变表面组织而不 改变表面化学成分的表面淬火，另一类是同时改变表面化学成分和 组织的表面化学热处理。
2.1钢的表面淬火
通过快速加热，在零件表面很快达到淬火温度而内部还没有 达到淬火温度以前迅速冷却，使零件表面获得较硬的马氏体组织面 心部仍保持塑性和韧性较好的原始组织的局部淬火方法。
将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上某个温度，保温一段时 间后以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，使过冷奥氏体转变为马 氏体或下贝氏体组织的方法。
目的：显著提高钢的强度和硬度；与回火工艺配合可得到不同 的综合机械性能，以满足不同的要求。 ◆淬火的冷却介质有：油、水、盐水、硝酸盐等。
1.4钢的回火
将淬火后的钢加热到Ac1以下某个一温度，保温一定时间， 然后冷却到室温的热处理方法。
金属材料 热处理工艺
退火
正火 普通热处理
淬火
热
回火
处
理 工
火焰加热
艺
表面淬火
感应加热
表面热处理 表面化学处理
渗碳 渗氮 镀锌 镀铬
1538°C
温 912°C
度
°C
AC1 A3
Ar3
F+A
A+L Accm A Acm
Arcm
F
F+P
P
L
1227°C L+Fe3C
A+Fe3C Ld
1148°C
AC1 A1
（2）耐磨镀铬（也叫硬铬） 铬镀层具有很高的硬度及耐磨性，广 泛地用于承受磨擦的工具和机器零件，如工、模、量、卡具、切削 刀具及易磨损零件（曲轴和辊类），能延长其使用寿命。也适用于 磨损零件的尺寸修复，对节约金属材料有着十分重要的意义。
主要用于弹簧及一些高强度的结构钢。
C.高温回火（500 ℃ ~650 ℃ ）:淬火钢经高温回火内应力消除较 彻底。中碳钢经回火后即可获胜一定的强度和硬度又有良好的韧性。
◆生产中常把淬火和高温回火相结合的热处理称为“调质处理”
调质处理广泛应用于各种重要机械零件，尤其是在交变载荷下工 作的零件如曲轴、齿轮、连杆等。
目的：降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，防止变形和开 裂；调整钢件的综合机构性能。 ◆按回火加热的温度的高低分为三类
A.低温回火（加热温度150℃~250 ℃ ）：对高碳钢，保持了高硬 度、高耐磨性。减少淬火应力，降低钢的脆性；对低碳钢，获得了 较高的塑性、韧性与较高的强度的良好配合。
低温回火广泛用于各类工模具、轴承。 B.中温回火（350 ℃ ~500 ℃ ）：淬火钢经中温回火后，内应力 基本消除，弹性极限显著提高，具有足够的强度、塑性、韧性。
A 钢的渗碳 ：向钢的表面渗入碳原子和过程。通过渗碳，使工件 的表面具有高硬度、耐磨性及疲劳强度，而心部仍保持一定强度和 较高的塑性韧性。
B 钢的渗氮： 目的同上（常用于含Cr\Mo\Al\Ti\V等元素的合金 钢
◆电镀：
电镀是应用电解原理，在零件的表面镀上一薄层其他金属或合 金的一种工艺。
其过程是：将清理干净、不带油污的零件放入含有镀层金属离子 的镀槽中，以待镀零件为阴极，镀金属为阳极，在直流电的作用下， 产生电解反应，使零件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。电 镀的目的，主要是增强零件的抗腐蚀能力，增加表面美观，提高表 面硬度以及提高导电或导磁性能等。