鋼的熱處理： 是將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝 。熱處理不僅可用于強(qiáng)化鋼材，提高機(jī)械零件的使用性能，而且還可以用于改善鋼材的工藝性能。其共同點(diǎn)是：只改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，不改變表面形狀與尺寸。

第一節(jié) 鋼的熱處理原理

熱處理的目的是改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改善鋼的性能，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料、充分挖掘材料性能潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省和能源，而且能夠提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。
熱處理工藝分類：（根據(jù)熱處理的目的、要求和工藝方法的不同分類如下）
1、 整體熱處理：包括退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)；
2、 表面熱處理：包括表面淬火、物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)等；
3、 化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲等。
熱處理的三階段：加熱、保溫、冷卻

一、 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變

加熱的目的：使鋼奧氏體化
（一）奧氏體（A）的形成
奧氏體晶核的形成以共析鋼為例A1點(diǎn)則W c ＝0.0218％（體心立方晶格F）W c ＝6.69％（復(fù)雜斜方滲碳體）當(dāng)T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可見(jiàn)轉(zhuǎn)變過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)C和Fe原子的擴(kuò)散，必須進(jìn)行鐵原子的晶格改組，即發(fā)生相變，A在鐵素體和滲碳體的相界面上形成。有兩個(gè)有利條件① 此相界面上成分介于鐵素體和滲碳體之間②原子排列不規(guī)則，空位和位錯(cuò)密度高。

珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變示意圖
a) 形核 b) 長(zhǎng)大 c) 剩余滲碳體溶解 d) 奧氏體均勻化
（二）奧氏體晶粒的長(zhǎng)大
奧氏體大小用奧氏體晶粒度來(lái)表示。分為 00，0，1，2…10等十二個(gè)等級(jí)，其中常用的1～10級(jí)，4級(jí)以下為粗晶粒，5-8級(jí)為細(xì)晶粒，8級(jí)以上為超細(xì)晶粒。
影響 A晶粒粗大因素
1、加熱溫度越高，保溫時(shí)間愈長(zhǎng)，奧氏體晶粒越粗大。因此，合理選擇加熱和保溫時(shí)間。以保證獲得細(xì)小均勻的奧氏體組織。（930～950℃以下加熱，晶粒長(zhǎng)大的傾向小，便于熱處理）
2、A中C含量上升則晶粒長(zhǎng)大的傾向大。
二、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變
生產(chǎn)中采用的冷卻方式有：等溫冷卻和連續(xù)冷卻
（一） 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變
A在相變點(diǎn)A1以上是穩(wěn)定相，冷卻至A1 以下就成了不穩(wěn)定相。
1、 共析碳鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能

共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫
轉(zhuǎn)變曲線的建立示意圖
1） 高溫珠光體型轉(zhuǎn)變： A1～550℃
（1）珠光體（P）A1～650℃ 粗層狀 約0.3μm<25HRC
（2）索氏體（S）650～600℃ 細(xì)層狀 0.1～0.3μm ，25～35HRC
（3）屈氏體（T）600～550℃ 極細(xì)層狀約0.1 μm，35～40HRC
2） 中溫貝氏體型轉(zhuǎn)變：550℃～Ms
（1）上貝氏體（B上） 550～350 ℃ 羽毛狀 40～45HRC脆性大，無(wú)使用價(jià)值
（2）下貝氏體（B下） 350~Ms黑色針狀 45～55HRC韌性好，綜合力學(xué)性能好
（3）低溫馬氏體型轉(zhuǎn)變：M s～M f 當(dāng)A被迅速過(guò)冷至M s以下時(shí)，則發(fā)生馬氏體（M）轉(zhuǎn)變，主要形態(tài)是板條狀和片狀。（當(dāng) W c＜0.2％時(shí)，呈板條狀，當(dāng) Wc＞1.0％呈針片狀，當(dāng) Wc ＝0.2％～1.0％時(shí)，呈針片狀和板條狀的混合物）
（二） 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變
1．共析碳鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能
（1） 隨爐冷P 170～220HBS（700～650℃）
（2） 空冷S 25～35HRC （650～600℃）

\共析碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 應(yīng)用等溫轉(zhuǎn)變曲線分析奧氏體在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變
2． 馬氏體轉(zhuǎn)變
當(dāng)冷速 >馬氏體臨界冷卻速度V K 時(shí)，奧氏體發(fā)生M轉(zhuǎn)變，即碳溶于α—Fe 中的過(guò)飽和固溶體，稱為 M（馬氏體）。
1） 轉(zhuǎn)變特點(diǎn)： M 轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行（Ms ～Mf）,M 轉(zhuǎn)變是在一個(gè)非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變(碳、鐵原子不能擴(kuò)散） ,M 轉(zhuǎn)變速度極快 （大于V k ） ,M 轉(zhuǎn)變具有不完全性（少量的殘A）,M轉(zhuǎn)變只有α－Fe、γ－Fe的晶格轉(zhuǎn)變 .
（2） M的組織形態(tài)
Wc（％） M形態(tài) σb/Mpa σs/MPa δ(%) Ak/J HRC
0.1-0.25 板條狀 1020－1530 820－1330 9－17 60－180 30－50
0.77 片狀 2350 2040 1 10 66
(3) M的力學(xué)性能
① M的強(qiáng)度與硬度隨C的上升M的硬度、強(qiáng)度上升
② M的塑性與韌性：低碳板條狀M良好；板條狀M 具有較高的強(qiáng)度、硬度和較好塑性和韌性相配合的綜合力學(xué)性能；針片狀 M 比板條 M具有更高硬度，但脆性較大，塑、韌性較差。

第二節(jié) 鋼的退火

1、概念：將鋼件加熱到適當(dāng)溫度 (Ac1以上或以下)，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝稱為退火。
2、目的：
（1）降低硬度，提高塑性，
（2）細(xì)化晶粒，消除組織缺陷
（3）消除內(nèi)應(yīng)力
（4）為淬火作好組織準(zhǔn)備
3、類型：根據(jù)加熱溫度可分為在臨界溫度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又稱相變重結(jié)晶退火，包括完全退火、擴(kuò)散退火、均勻化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火。
（1） 完全退火：
1） 概念：將亞共析鋼（Wc＝0.3％～0.6％）加熱到AC3 +（30～50）℃，完全奧氏體化后，保溫緩冷（隨爐、埋入砂、石灰中），以獲得接近平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝稱為完全退火。
2） 目的：細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工藝：完全退火采用隨爐緩冷可以保證先共析鐵素體的析出和過(guò)冷奧氏體在Ar1以下較主溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。工件在退火溫度下的保溫時(shí)間不僅要使工件燒透，即工件心部達(dá)到要求的加熱溫度，而且要保證全部看到均勻化的奧氏體，達(dá)到完全重結(jié)晶。完全退火保溫時(shí)間與鋼材成分、工件厚度、裝爐量和裝爐方式等因素有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，退火冷卻至 600℃左右即可出爐空冷。
4） 適用范圍：中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、焊、鍛、軋制件等。
（2） 球化退火
1） 概念：使鋼中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝稱為球化退火。
2） 工藝：一般球化退火工藝Ac1+(10～20)℃隨爐冷至500～600℃空冷。
3） 目的：降低硬度、改善組織、提高塑性和切削加工性能。
4） 適用范圍：主要用于共析鋼、過(guò)共析鋼的刃具、量具、模具等。
（３） 均勻化退火（擴(kuò)散退火）
1） 工藝：把合金鋼鑄錠或鑄件加熱到 Ac3 以上150～100℃，保溫10～15h后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。
2） 目的：消除結(jié)晶過(guò)程中的枝晶偏析，使成分均勻化。由于加熱溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)引起奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化，因此一般還需要進(jìn)行一次完全退火或正火，以細(xì)化晶粒、消除過(guò)熱缺陷。
3） 適用范圍：主要用于質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件、鍛件。
4） 注意：高溫?cái)U(kuò)散退火生產(chǎn)周期長(zhǎng)，消耗能量大，工件氧化、脫碳嚴(yán)重，成本很高。只是一些優(yōu)質(zhì)合金鋼及偏析較嚴(yán)重的合金鋼鑄件及鋼錠才使用這種工藝。對(duì)于一般尺寸不大的鑄件或碳鋼鑄件，因其偏析程度較輕，可采用完全退火來(lái)細(xì)化晶粒，消除鑄造應(yīng)力。
（４） 去應(yīng)力退火
1) 概念：為去除由于塑性變形加工、焊接等而造成的應(yīng)力以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火稱為去應(yīng)力退火。
2) 工藝：將工件緩慢加熱到 Ac1以下100～200℃（500～600℃）保溫一定時(shí)間（1～3h）后隨爐緩冷至200℃，再出爐冷卻。
鋼的一般在 500～600℃；鑄鐵一般在 500～550℃超過(guò)550℃容易造成珠光體的石墨化； 焊接件一般為 500～600℃。
3）適用范圍：消除鑄、鍛、焊件，冷沖壓件以及機(jī)加工工件中的殘余應(yīng)力，以穩(wěn)定鋼件的尺寸，減少變形，防止開(kāi)裂。

第三節(jié) 鋼的正火

1、概念：將鋼件加熱到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后；在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。
2、目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，調(diào)整硬度等。
3、組織：共析鋼P(yáng)、亞共析鋼F+P、過(guò)共析鋼Fe3CⅡ＋P
4、工藝：正火保溫時(shí)間和完全退火相同，應(yīng)以工件透燒，即心部達(dá)到要求的加熱溫度為準(zhǔn)，還應(yīng)考慮鋼材、原始組織、裝爐量和加熱設(shè)備等因素。正火冷卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對(duì)于大件也可采用吹風(fēng)、噴霧和調(diào)節(jié)鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達(dá)到要求的組織和性能。
5、應(yīng)用范圍：
1）改善鋼的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素鋼和低合金鋼，退火后硬度較低，切削加工時(shí)易于“粘刀”，通過(guò)正火處理，可以減少自由鐵素體，獲得細(xì)片狀P，使硬度提高，改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔程度。
2）消除熱加工缺陷。中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄、鍛、軋件以及焊接件在加熱加工后易出現(xiàn)粗大晶粒等過(guò)熱缺陷和帶狀組織。通過(guò)正火處理可以消除這些缺陷組織，達(dá)到細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力的目的。
3）消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火。過(guò)共析鋼在淬火之前要進(jìn)行球化退火，以便于機(jī)械加工并為淬火作好組織準(zhǔn)備。但當(dāng)過(guò)共析鋼中存在嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物時(shí)，將達(dá)不到良好的球化效果。通過(guò)正火處理可以消除網(wǎng)狀碳化物。
4）提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳鋼和合金鋼零件采用正火處理，達(dá)到一定的綜合力學(xué)性能，可以代替調(diào)質(zhì)處理，作為零件的最終熱處理。

第四節(jié) 鋼的淬火

1、定義：將鋼件加熱到 Ac3 或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間。然后以適當(dāng)速度冷卻獲得 M或B組織的熱處理工藝。 2、 目的：顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。
3、淬火溫度的選擇
1）碳鋼的淬火加熱溫度由Fe－Fe3C相圖來(lái)確定，其目的是為了 ①淬火后得到全部細(xì)小的M；②淬火后希望硬度高。
① 亞共析鋼Ac3 +(30～50)℃,可獲得細(xì)小的均勻的M，如溫度過(guò)高則有晶粒粗化現(xiàn)象，淬火后獲得粗大的M，使鋼的脆性增大；如溫度過(guò)低則淬火后M+F，有鐵素體出現(xiàn)，淬火硬度不足。
② 共析鋼與過(guò)共析鋼Ac1 +(30～50)℃，由于有高硬度的滲碳體和M存在，能保證得到高的硬度和耐磨性。如果加熱溫度超過(guò)Accm 將會(huì)使碳化物全部溶入A中，使A中的含碳量增加，淬火后殘余奧氏體量增多，降低鋼的硬度和耐磨性；淬火溫度過(guò)高，奧氏體晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有顯微裂紋的粗片狀馬氏體，使鋼的脆性增大。
2）合金鋼
①對(duì)含有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的強(qiáng)碳化物形成元素（如Ti、Nb等），淬火溫度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，獲得較好的淬火效果 .
②對(duì)含有促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素（如Mn等），淬火加熱溫度應(yīng)低一些，以防止晶粒粗大。
理想冷卻速度： 650℃以上應(yīng)當(dāng)慢冷，以盡量降低淬火熱應(yīng)力。650～400℃之間應(yīng)當(dāng)快速冷卻，以通過(guò)過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定的區(qū)域，避免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變。 400以下至Ms點(diǎn)附近應(yīng)當(dāng)緩以盡量減小馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力。具有這種冷卻特性的冷卻介質(zhì)可以保證在獲得M組織條件下減少淬火應(yīng)力、避免工件產(chǎn)生變形或開(kāi)裂。
4、淬火介質(zhì)
淬火介質(zhì)：鋼從奧氏體狀態(tài)冷至 Ms點(diǎn)以下所用的冷卻介質(zhì)。常用的有三種：
水：650～400℃范圍內(nèi)冷卻速度較小，不超過(guò)200℃/s ，但在需要慢冷的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，其冷卻速度又太大，在340℃最大冷卻速度高達(dá)775℃/s ，很容易引起工件變形和開(kāi)裂。此外，水溫對(duì)水的冷卻特性影響很大，水溫升高，高溫區(qū)的冷卻速度顯著下降，而低溫區(qū)的冷卻速度仍然很高。因此淬火時(shí)水溫不應(yīng)超過(guò) 30℃，加強(qiáng)水循環(huán)和工件的攪動(dòng)可以加速工件在高溫區(qū)的冷卻速度。 水雖不是理想淬火介質(zhì)，但卻適用于尺寸不大、形狀簡(jiǎn)單的碳鋼工件淬火。
油：在650～550℃內(nèi)冷卻較慢，不適用于碳鋼，300～200℃范圍內(nèi)冷很慢，有利于淬火工件的組織應(yīng)力，減少工件變形和開(kāi)裂傾向。與水相反，提高油溫可以降低粘度，增加流動(dòng)性，故可以提高高溫區(qū)的冷卻能力。但是油溫過(guò)高易著火，一般應(yīng)控制在60～80℃。適用于對(duì)過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼。
水與油作為淬火介質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但均不是屬于理想的冷卻介質(zhì)。水的冷卻能力很大，但冷卻特性不好；油冷卻特性較好，但其冷卻能力又低。由于水是價(jià)廉、容易獲得、性能穩(wěn)定的淬火介質(zhì)，因此目前世界各國(guó)都在發(fā)展有機(jī)水溶液作為淬火介質(zhì)。美國(guó)應(yīng)用濃度為 15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附劑、0.1％防泡劑的淬火介質(zhì)，以及國(guó)內(nèi)使用比較廣泛的新型淬火介質(zhì)有過(guò)飽和硝鹽水溶液等。它們的共同特點(diǎn)是冷卻能力介于水、油之間，接近于理想淬火介質(zhì)。主要用于貝氏體等溫淬火，馬氏體分級(jí)淬火，常用于處理形狀復(fù)雜、尺寸較小和變形要求嚴(yán)格的工件。
5、淬火方法（常用的淬火方法：?jiǎn)谓橘|(zhì)淬火、雙 介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火、貝氏體等溫淬火）
1、 單介質(zhì)淬火
優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、應(yīng)用廣泛。
缺點(diǎn)：水中淬火變形與開(kāi)裂傾向大；油中淬火冷卻速度小，淬透直徑小，大件無(wú)法淬透。
2、 雙介質(zhì)淬火
優(yōu)點(diǎn)：減少熱應(yīng)力與相變應(yīng)力，從而減少變形、防止開(kāi)裂。
缺點(diǎn)：工藝不易掌握，要求操作熟練。
適用于中等形狀復(fù)雜的高碳鋼和尺寸較大的合金鋼工件。
3、局部淬火
為了避免工件其它部分產(chǎn)生變形或開(kāi)裂，即可用局部淬火 。
4、馬氏體分級(jí)淬火
優(yōu)點(diǎn)：使過(guò)冷奧氏體在緩冷條件下轉(zhuǎn)變成馬氏體，從而減少變形。
缺點(diǎn)：只適用于尺寸較小的零件，否則淬火介質(zhì)冷卻能力不足，溫度也難于控制。
5、馬氏體等溫度淬火優(yōu)點(diǎn)：下貝氏體的硬度略低于馬氏體，但綜合力學(xué)性能較好，應(yīng)用廣泛。
6、鋼的淬透性與淬硬性
（一）淬透性：決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性，即應(yīng)該是全淬成馬氏體的深度。
1. 影響淬透性因素
（1） 鋼的化學(xué)成分。除Co以外的合金元素溶于奧氏體后，均能增加過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性，降低馬氏體臨界冷卻速度，從而提高鋼的淬透性。
（2） 奧氏體化條件。提高奧氏體的溫度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，使奧氏體晶粒粗大，成分均勻，殘余滲碳體和碳化物的溶解徹底，使過(guò)冷奧氏體起穩(wěn)定，使 C曲線越向右移，馬氏體臨界冷卻速度就越小，則鋼的淬透性越好。
2. 淬透性表示方法。常用臨界直徑大小來(lái)定理的比較不同鋼種的淬透性大小。臨界直徑是指鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬氏體（或 50％馬氏體）組織的最大直徑。用Dc表示。在同一冷卻介質(zhì)中，鋼的臨界直徑越大，其淬透性越好；但同一鋼種在冷卻能力大的介質(zhì)中，比冷卻能力小的介質(zhì)中所得的臨界直徑要大些。
牌號(hào) 臨界直徑 /mm
淬　水 淬　油
45 13～16.5 5～9.5
20Cr 12～19 6～12
3. 淬透性的實(shí)用意義：
1）淬 透——性能均勻一致
2）未淬透——韌性降低
（二）鋼的淬硬性：鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。
值得注意的：鋼的淬透性與淬硬性是兩個(gè)不同的概念。淬透性好的鋼其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的鋼也可能是具有高的淬透性。
7、鋼的淬火缺陷及其防止措施
1. 淬火工件的過(guò)熱和過(guò)燒
過(guò)熱：工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成奧氏體晶粒粗大的缺陷。
由于過(guò)熱不僅在淬火后得到粗大馬氏體組織，而且易于引起淬火裂紋，因此，淬火過(guò)熱的工件強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆性斷裂。輕微的過(guò)熱可用延長(zhǎng)回火時(shí)間補(bǔ)救。嚴(yán)重的過(guò)熱則需進(jìn)行一次細(xì)化晶粒退火，然后再重新淬火。
過(guò)燒：淬火加熱溫度太高，使奧氏體晶界局部熔化或者發(fā)生氧化的現(xiàn)象。
過(guò)燒是嚴(yán)重的加熱缺陷，工件一旦過(guò)燒無(wú)法補(bǔ)救，只能報(bào)廢。過(guò)燒的原因主要是設(shè)備失靈或操作不當(dāng)造成的。高速鋼淬火溫度高容易過(guò)燒，火焰爐加熱局部溫度過(guò)高也容易造成過(guò)燒。
2. 淬火加熱時(shí)的氧化和脫碳
淬火加熱時(shí)，鋼件與周?chē)訜峤橘|(zhì)相互作用往往會(huì)產(chǎn)生氧化和脫碳等缺陷。氧化使工件尺寸減小，表面光潔度降低，并嚴(yán)重影響淬火冷卻速度，進(jìn)而使淬火工件出現(xiàn)軟點(diǎn)或硬度不足等新的缺陷。工件表面脫碳會(huì)降低淬火后鋼的表面硬度、耐磨性，并顯著降低其疲勞強(qiáng)度。因此，淬火加熱時(shí)，在獲得均勻化奧氏體時(shí)，必須注意防止氧化和脫碳現(xiàn)象。在空氣介質(zhì)爐中加熱時(shí)，防止氧化和脫碳最簡(jiǎn)單的方法是在爐子升溫加熱時(shí)向爐內(nèi)加入無(wú)水分的木炭，以改變爐內(nèi)氣氛，減少氧化和脫碳。此外，采用鹽爐加熱、用鑄鐵屑覆蓋工件表面，或是在工件表面熱涂硼酸等方法都可有效地防止或減少工件的氧化和脫碳。
3. 淬火時(shí)形成的內(nèi)應(yīng)力
有兩種情況：①工作在加熱或冷卻時(shí)，引起的熱應(yīng)力。
②由于熱處理過(guò)程中各部位冷速的差異引起的相變應(yīng)力。
當(dāng)兩力相復(fù)合超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，工件就變形；當(dāng)復(fù)合力超過(guò)鋼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，工件就開(kāi)裂。
解決辦法：①工件在加熱爐中安放時(shí)，要盡量保證受熱均勻，防止加熱時(shí)變形；
②對(duì)形狀復(fù)雜或?qū)嵝圆畹母吆辖痄?，?yīng)緩慢加熱或多次預(yù)熱，以減少加熱中產(chǎn)生的熱應(yīng)力；
③選擇合適的淬火冷卻介質(zhì)和淬火方法，以減少冷卻中熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。
但淬火不是最終熱處理，為了消除淬火鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力，得到不同強(qiáng)度、硬度和韌性配合的性能，需要配以不同溫度的回火。鋼淬火后再經(jīng)回火，是為了使工件獲得良好的使用性能，以充發(fā)揮材料的潛力。所以淬火和回火是不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝。

第五節(jié) 鋼的回火

1、定義：鋼件淬火后，再加熱到A1以下某一溫度，保持一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。
2、目的：
1） 穩(wěn)定組織，消除淬火應(yīng)力
2） 調(diào)整硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性
3、 淬火鋼在回火時(shí)組織的轉(zhuǎn)變
1）馬氏體的分解（＞ 100℃）
2）殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（200～300℃）
3）碳化物的轉(zhuǎn)變（250～450℃）
4）滲碳體的聚集長(zhǎng)大和鐵素體再結(jié)晶（＞ 450℃）
4、鋼在回火時(shí)性能變化
1）回火方法：
（1）低溫回火（150～250℃），組織是回火馬氏體，和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強(qiáng)度和良好耐磨性，又適當(dāng)提高了韌性。硬度為58～64HRC，主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾動(dòng)軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。
（２）中溫回火（350～500℃），組織為回火屈氏體，對(duì)于一般碳鋼和低合金鋼，中溫回火相當(dāng)于回火的第三階段，此時(shí)碳化物開(kāi)始聚集，基體開(kāi)始回復(fù)，淬火應(yīng)力基本消除。硬度為 35～50HRC，具有高的彈性極限，有良好的塑性和韌性，主用于彈性件及模具處理。
（３）高溫回火（500～650℃），組織為回火索氏體，硬度為220～330HBS。淬火和隨后的高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。因此，高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，用來(lái)制作汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床等承受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如曲軸、連桿、螺栓、機(jī)床主軸及齒輪等重要的機(jī)器零件。鋼經(jīng)正火后和調(diào)質(zhì)后的硬度很相近，但重要的結(jié)構(gòu)件一般都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)而不采用正火。在抗拉強(qiáng)度大致相同情況下，經(jīng)調(diào)質(zhì)后的屈服點(diǎn)、塑性和韌性指標(biāo)均顯著超過(guò)正火，尤其塑性和韌性更為突出。
2）回火時(shí)間：一般為1～3h
3）回火冷卻：一般空冷。一些重要的機(jī)器和工模具，為了防止重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形、開(kāi)裂，通常都采用緩慢的冷卻方式。對(duì)于有高溫回火脆性的鋼件，回火后應(yīng)進(jìn)行油冷或水冷，以抑制回火脆性。
5、 回火脆性
第一類回火脆性：300℃左右，無(wú)法消除，低溫回火脆性。產(chǎn)生這類回火脆性的原因，一般認(rèn)為在此回火溫度范圍內(nèi)碳化物以斷續(xù)的薄片沿馬氏體片或馬氏體條的界面析出，這樣硬而脆的薄片與馬氏體間結(jié)合較弱，降低了馬氏體晶界處強(qiáng)度，因而使沖擊韌性降低。
第二類回火脆性：400～500℃，，高溫回火脆性。產(chǎn)生這類原因是由于經(jīng)高溫回火后緩冷通過(guò)脆化溫度區(qū)所產(chǎn)生的脆性。辦法：快冷；提高鋼的純潔度，減少有害元素的含量等。

第六節(jié) 實(shí)習(xí)心得

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事需躬行”通過(guò)這次到工廠參觀實(shí)習(xí)讓我了解了很多。真的，有許多東西看似已經(jīng)懂了，但真正到了實(shí)際卻又是另一種情況。有時(shí)自己認(rèn)為自己已掌握的東西可能僅是一些膚淺的表面或總體的一個(gè)方面，甚至有時(shí)是錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，而如果沒(méi)有實(shí)地考察實(shí)踐，我們是無(wú)法發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題的。這次實(shí)習(xí)給我們每個(gè)人一個(gè)很好的機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)那些書(shū)本上不能學(xué)到的知識(shí)，通過(guò)我們自己的參觀，還查找各種圖書(shū)資料以及到網(wǎng)上搜尋相關(guān)資料，使我們的知識(shí)得以鞏固和完善，不僅增長(zhǎng)了我們的見(jiàn)識(shí)，而且對(duì)生產(chǎn)操作有了一定的直觀認(rèn)識(shí)，對(duì)工人也有了一中全新的認(rèn)識(shí)。感謝領(lǐng)導(dǎo)、老師給我們這次充實(shí)自己、增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)的機(jī)會(huì)！同時(shí)我也希望系里能為我們提供更多的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中得到鍛煉。