什么是钢铁热处理

1. 什么是钢的热处理

钢的热处理总体而言是为了改善钢的力学性能或加工性能。具体如下：
1.钢的退火
将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
2.钢的正火
正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
3.钢的淬火
淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。

2. 4.什么是钢的热处理为什么要进行钢的热处理

热处理的作用就是提高材料的力学性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。

01.

预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。

（1）退火和正火

退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。

（2）时效处理

时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。

除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。

（3）调质

调质即是在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备，因此调质也可作为预备热处理。

由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理工序。

02.

最终热处理

最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。

（1）淬火

淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为：下料锻造→正火（退火）→粗加工→调质→半精加工→表面淬火→精加工。

（2）渗碳淬火

渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施（镀铜或镀防渗材料）。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5~2mm之间，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。其工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗、半精加工→渗碳淬火→精加工。当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。

（3）渗氮处理

渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄（一般不超过0.6~0.7mm），渗氮工序应尽量靠后安排，为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。

3. 什么是热处理，钢材的热处理包括哪些

钢的热处理是将固态钢采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的一种工艺。
热处理的特点是改变零件或者毛坯的内部组织，而不改变其形状和尺寸。
能进行热处理强化的材料必须满足：⑴有固态相变；⑵经冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态；⑶表面能被活性介质的原子渗入从而改变表面化学成分。
钢能进行热处理强化，是由于钢在固态下具有相变，在固态下不发生相变的纯金属或合金则不能用热处理方法强化。
钢材的热处理包括：退火、正火、淬火、回火，这四个基本的热处理方法。其它的热处理还有：调质、时效、表面淬火、渗碳、渗氮、氢化等。

4. 钢的热处理常识

钢的热处理是通过加热、保温、冷却的工艺方法使金属材料的内部组织结构发生变化,从而获得所需性能的一种加工工艺。它能显著地提高零件的使用性能,充分发挥金属材料的潜力,延长零件的使用寿命。热处理工艺性能是指金属材料或零件通过热处理改变其内部组织和性能的难易程度。现代机械工业广泛采用热处理方法来改变金属材料的组织和性能,如改善钢的切削加工性能,提高力学性能,改善金属材料的防护性能等。

钢的热处理方法很多,根据热处理的工艺形式分为以下五种:

(一)钢的退火工艺

退火是将钢加热到一定温度,经过一段时间保温后,再缓慢冷却到室温的工艺。退火的目的是消除内应力,降低硬度,提高塑性,以便于加工。根据钢的成分及退火目的,退火常用工艺方法有完全退火、球化退火、去应力退火等。

(二)正火工艺

正火是将钢加热到一定温度后再保温一段时间,然后在空气中冷却的工艺。正火与退火的目的大致相同。正火特点是工艺时间短,能提高钢的硬度和强度,改善切削加工性能的能力比退火强,并能改变碳在钢中存在的形式。

(三)淬火工艺

淬火是将钢加热到一定温度经保温后再快速冷却的热处理工艺。淬火的特点是提高了钢的硬度和耐磨性,但降低了钢的韧性。在一般情况下,经过淬火后的钢必须要进行回火处理。淬火常用的方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、局部淬火等五种。

(四)回火工艺

回火是将钢加热到某一温度后再保温,待其组织转变完成以后再冷却到室温的工艺。回火的特点是提高了钢的韧性,消除了内应力,稳定了钢的组织,进而稳定了零件的尺寸。回火工艺是热处理的最后一道工序,其工艺虽然很简单,但它决定了钢的使用性能,所以它是一个很重要的热处理工序。在实际工作中,因对工件性能的要求不同,回火的方法有低温回火、中温回火、高温回火三种。

(五)表面热处理

在机械制造行业中,很多零件要在频繁的冲击和摩擦条件下工作,要求零件的耐磨性、韧性均高。但零件硬度高时,耐磨性才高,而韧性必然降低。为保证零件表面的高硬度和耐磨性,同时具有高韧性的心部,可对零件进行表面热处理。表面热处理的方法有表面淬火和化学热处理两种。

1.表面淬火工艺

表面淬火工艺将钢的表面迅速加热到淬火温度,不等其热量传到内部即迅速使其表面冷却下来的工艺为表面淬火。表面淬火常用的方法有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火两种。

2.化学热处理

化学热处理是通过改变钢件表层的化学成分,使钢件表层和心部的组织不同,因而具有不同的性能。

化学热处理方法很多,目前工业生产中应用较普遍的化学热处理的方法有渗碳、渗氮、碳氮共渗三种,其中渗碳使用最广。

5. 什么是钢的热处理生产分为哪几个阶段热处理的分类

1. 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺；

2. 工艺过程

   热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

   加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，近而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

   金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

   加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

   冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

3. 热处理种类

   正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

   退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

   固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

   时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。

   固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。

   时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。

   淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。

   回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。

   钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

   调质处理（quenching and tempering）：一般习惯将淬火加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的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

6. 钢的热处理及其方法是指什么

钢的热处理就是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的组织，从而获得所需性能的工艺方法。由于热处理时起作用的主要因素是温度和时间，所以各种热处理都可以用如图5-66所示的温度—时间为坐标的热处理工艺曲线来表示。热处理的工艺方法很多，常用的有图5-67所示的几种，下面仅介绍最常用的四种热处理方法。

图5-66热处理工艺曲线示意图

图5-67常用的热处理方法1退火退火是将金属或合金加热到适当温度（对碳钢来说一般为780～900℃ ），保温一定时间后随炉冷却或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。退火的主要作用是降低硬度，以利于切削加工或其他种类加工；细化晶粒，提高钢的塑性和韧性；消除内应力，并为淬火作好准备。退火主要用于铸件、锻件、焊件及其他毛坯的预备热处理。

由于退火的目的不同，其工艺方法有多种，常用的有完全退火、球化退火、去应力退火等。

2正火正火是将钢加热到适当温度（对碳钢而言为800～930℃ ），保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。正火实质上是退火的另一种形式，其作用也与退火相似，不同的是工件保温后，在空气中冷却而不是随炉冷却。因此，正火工件比退火工件的强度和硬度稍高，而塑性和韧性稍低。

3淬火淬火是将钢加热到适当温度保温一定时间后，在淬火介质中快速度冷却的一种热处理工艺。淬火的目的是提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧性相配合的工件性能。淬火时的冷却介质称为淬火剂，常用的淬火剂有油、水、盐水，其冷却能力依次增强。

4回火钢件淬硬后，再加热到某一较低的温度，保温一定时间，然后冷却至室温的热处理方法称为回火。回火的主要目的是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的性能。根据回火温度的不同，可将回火分为低温回火、中温回火和高温回火。