热处理

热处理一直是大家铸造厂常见的加工工艺

一、基本上名词概念：

热处理：金属材料材料的特性根据更改原材料表面或内部合金成分构造来调节。

金属材料：传热性和导电率透明，金属质感好，导电率随温度上升而减少，具备可塑性和延展性。固态（即结晶）按时排序在合金内分子中。

铝合金：由二种或两类之上金属或金属和非金属构成，具备金属性质。

相：指金属材料或铝合金中成分同样、晶格结构相同或者分子聚集状态同样的单独匀称成份，与其余部分页面清楚。

机构:组织是指原材料内部结构的微形图象，能用人眼或高倍放大镜和光学显微镜立即细致观察区别。

固态融解：固态融解是一种固态金属晶体，一种分子（化学物质）融解在另一组晶格常数中，但依然保持另一组晶格常数种类。固态融解分成空隙固态融解和取代固态融解。

细晶强化：因为溶液分子进到有机溶剂晶格常数间隙或节点，晶格常数变型，提升离子晶体的强度和抗压强度，称之为细晶强化。

化学物质：铝合金组元间产生结合功效，造成具备金属性能的新式结晶固体构造。

机械设备混合物质：机械设备混合物质 由纯金属、离子晶体和金属化合物构成的部门称之为机械设备混合物质。

金相组织：碳在α-Fe空隙离子晶体(铁构)空隙离子晶体。

马氏体：碳在γ-Fe空隙离子晶体(铁体心构造)。

碳和铁产生稳定化学物质（Fe3C）。

铁素体：由金相组织和珠光体构成的机器混合物质（Fe Fe3C 含碳量0.77%)。

由珠光体和马氏体所组成的莱氏体合物(含碳量4).3%)。铁碳相图对于具有代表性的铁碳合金，即碳素钢。

Ac1和Ac第三，铁素体在具体加温中逐渐转化成马氏体及全马氏体的温度线A1.理想化前提下，均衡改变时相对应的温度线处在十分缓慢加温情况，即具体加温时总会有一定的误差。Acm和Accm一样，仅针对过剖析钢。

淬火:将钢或钢升温到零界点AC3或ACM空气中制冷一段时间后，获得铁素体组织热处理加工工艺。

淬火：将亚共析钢工件加温至AC3.隔热保温一段时间后，空气中渐渐地制冷(或埋在砂或石灰粉中制冷)至500度下。

固溶处理热处理：将金属升温到持续高温单相电地区，保持恒温，使产能过剩相溶解到固溶体中，随后快速降温，以获得过饱和固溶体的热处理全过程。

时效性：固溶处理热处理或冷塑性形变后，当室内温度摆放或稍高于室内温度时，其特性随着时间而改变。

时效处理：充足融解铝合金中的很多相，提高离子晶体，提升韧性耐蚀性，消除应力和变软，再次生产加工成形。

妥善处理：在加强相积累的温度下加温隔热保温，使加强相沉淀硬化，提升抗压强度。

淬火：钢奥氏体化后，以适度的冷却速度制冷，使奥氏体忍不平稳组织架构在截面内所有或一定范围之内产生变化。

回火：8将淬火工件加温到零界点AC下列适度的温度保持一定的时长，再通过符合要求的办法制冷，以获得所需要的组织与特性。

钢碳氮共渗：碳氮共渗是与此同时渗入钢表面的一个过程。碳氮共渗一般又被称为氰化氢，广泛用于常压汽体碳氮共渗和超低温汽体碳氮共渗（即汽体软氮化）。常压汽体碳氮共渗的目的是为了提升钢的硬度、耐磨性能和疲劳极限。超低温汽体碳氮共渗的目的是为了提升钢的耐磨性能及抗咬性。

品质调整解决：淬火与持续高温回火结合的热处理一般称之为品质调整解决。品质调整解决广泛用于各种各样极为重要的结构部件，尤其是曲轴、地脚螺栓、传动齿轮和轴。回火屈氏体组织物理性能好于具备同样强度的淬火屈氏体机构。其强度在于持续高温回火温度，这和钢的回火可靠性和工件的断面尺寸相关HB200—350中间。

纤焊：将二种工件粘在一起的热处理加工工艺。

二、热处理小常识

热处理一般没有改变工件的形态与整体成分，钢的热处理是金属材料热处理主要内容。

加温温度是热处理过程的关键工艺指标之一。挑选与控制加温温度 是**热处理品质的关键问题。加温温度因金属复合材料和热处理而不同，以获得持续高温机构。除此之外，转变需要一定的时长，所以当金属材料工件表面做到所需要的加温温度时，务必保持一定的温度，使里外温度一致，使显微组织彻底转变，称之为绝缘层时长。选用较高能相对密度加温和表面热处理时，加温速度更快，一般无绝缘时长，热处理的绝缘层时长通常很长。

制冷都是热处理环节中不可或缺的一步。制冷方式因加工工艺不一样有所不同，通常是操纵冷却速度。一般来说，淬火冷却速度比较慢，淬火制冷速度相当快，淬火制冷速度相当快。但是由于钢材种类不一样，也有不同规定。比如，空软钢能够硬底化与淬火同样的冷却速度。

金属材料热处理加工工艺一般可分成总体热处理、表面热处理和化学热处理。

三、总体热处理工艺技术方式

淬火是把工件加温到适度的温度，结合材料和工件规格选择不同的绝缘层时长，随后迟缓制冷，使金属材料内部结构机构做到或达到均衡，得到较好的使用性能和性能指标，或即将进一步淬火。

淬火是把工件加温到适度的温度，随后空气中制冷。淬火效果与淬火类似，但机构比较薄，一般用以提升原材料的激光切割特性，有时候用以一些低标准的零件做为较后热处理。

淬火是在河、油或其他碳酸盐、有机质溶液等淬火物质中快速降温的工件。淬火后，钢发硬，但是同时变脆。

为了降低铸铁件的延性，淬火后铸铁件高过室内温度，小于650℃在适度的温度下长期隔热保温，随后制冷，称之为回火。

淬火、淬火、淬火、回火是总体热处理里的四把火

不同类型的热处理加工工艺伴随着加温温度、制冷方法与制冷方式的不相同演化。淬火与持续高温回火的融合称之为品质调整，以获得一定的强度延展性。一部分铝合金淬火产生过饱和固溶体后，需在室内温度或稍强的适度温度下始终保持，以提升合金的硬度、抗压强度或电磁性。这类热处理加工工艺被称作妥善处理。

压力加工变型与热处理合理紧密联系，使工件具有较好的强度延展性，称之为变型热处理；负压力空气或真空泵热处理称之为真空泵热处理，不但可以使工件不空气氧化，不渗碳，维持工件表面清理，提升工件特性，还可以通过渗剂开展有机化学热处理。

表面热处理是一种金属材料热处理加工工艺，以更改其表面的物理性能。为了能只加温工件的表面且不向工件传送过多发热量，所采用的热原务必具有很高的比能量，则在利用系数的工件上给予比较大热量，使工件的表面或者部分可以在短期内或一瞬间做到持续高温。火苗淬火和电磁感应加热、常见热原有氧乙炔或氧丙烷气、感应电动势、激光器和离子束是表面热处理的重要方式。

根据更改工件表面的成分、组织与特性，有机化学热处理是一种金属材料热处理加工工艺。有机化学热处理与表面热处理的区别就是，后面一种影响了工件表面的成分。有机化学热处理要在含碳量、氮或其他合金成分的物质(汽体、液态、固态)中加温工件，使工件表面渗透到碳、氮、硼、铬等经典。其他热处理加工工艺有时也会开展，如淬火和回火。有机化学热处理的重要方法是什么渗氮、氮与金属。

热处理是机械零件和模具加工过程的关键技术之一。一般来说，它可以确保和提升工件的耐磨性能和耐蚀性 。它还可以改进空白组织与地应力，有益于各种各样冷热处理。

比如，白生铁能通过长期性淬火得到煅造生铁，以提升可塑性 ；传动齿轮选用正确热处理加工工艺，使用期限是没经热处理两倍或几十倍；除此之外，便宜碳素钢具有一定昂贵碳素钢特性，能够替代一些耐磨钢和不锈钢板；绝大多数的工作中磨具都要热处理。

填补方式之一

一、淬火种类

将偏移稳定状态的钢升温到适度的温度，隔热保温到一定的时间，随后迟缓制冷（炉制冷），得到贴近稳定状态组织热处理全过程。

依据加温温度可分为两种：一类是临界值温度(Ac1或Ac3)以上淬火，又被称为改变重结晶淬火，包含完全退火、不完全退火、去应力退火和蔓延淬火（匀称淬火）；另一种是临界值温度以内的淬火，包含再结晶退火和去应力退火。依据制冷方式，淬火可以分为等温退火和持续制冷淬火。

1. 完全退火和等温退火

完全退火，又被称为重结晶淬火，一般称之为淬火，是把钢或钢升温到Ac3之上20~30℃，绝缘层时长充足长，使部门在彻底奥氏体化后慢慢制冷，以获得贴近均衡组织热处理全过程。淬火主要运用于锻造、煅造和热扎铝型材，有时候用以焊接结构。它一般适用于一些非重工件较后的热处理或一些工件的预热处理。

2. 去应力退火

去应力退火主要运用于碳素钢和合金结构钢（如生产制造专用工具、测量仪器和磨具）的过多剖析。其目的是为了减少强度，改善激光切割生产加工，并为以后的淬火充分准备。

3. 地应力淬火

去应力退火，又被称为低温退火（或持续高温回火），主要运用于清除铸造件、铸钢件、焊件、热扎件、冷拔件等剩余应力。假如不清除这种地应力，铸铁件在一段时间后或此后的激光切割过程中需要变型或干裂。

4.不完全退火，将钢升温至Ac1~Ac三、或Ac1~ACcm在温度中间迟缓制冷(过剖析钢)，以获得贴近均衡组织热处理加工工艺。

2.淬火时，常用冷却介质是食盐水、水和油。用食盐水淬火的工件表面硬度大、光洁，不容易造成硬底化软点，但非常容易比较严重变型乃至干裂。油做为淬火物质，仅适用一些可靠性强的碳素钢或中小型碳素钢工件。

三、钢回火的效果

1.减少延性，清除或者减少热应力，钢淬火后热应力和延性。若不及时回火，钢一般会变型乃至干裂。

2.得到工件所需要的物理性能，淬火后硬度大，延性大。为了实现各种各样工件的差异技术性能，强度能通过适度的回火来调节，减少延性，得到所需要的韧性和塑性。

3.平稳工件规格

4.对于一些淬火无法变软的碳素钢，淬火（或淬火）后常常选用持续高温回火，使渗碳体在钢中适度汇聚，减少强度，有益于激光切割生产加工。

填补方式二

1.淬火：指金属复合材料加温到适度温度，维持一定时间，随后迟缓制冷的热处理加工工艺。比较常见的淬火工艺包含：再结晶退火、去应力退火、去应力退火、完全退火等。退火的目的：通常是减少金属复合材料的强度，提升可塑性，有益于激光切割或压力加工，降低剩余应力，提升组织与成分均匀度，或为下热处理充分准备。

2.淬火:加温或加热钢或铸铁件 (钢上零界点温度)30~50之上℃在静态数据空气中的维持适度的制冷热处理时长。淬火的效果：通常是改进高碳钢 物理性能，提升激光切割生产加工，细化晶粒，清除机构缺点，为下热处理充分准备。

3.淬火:将钢升温至 Ac3 或 Ac1(钢下零界点温度)以上温度，维持一定时间，并且以适度的冷却速度得到奥氏体(或马氏体)组织热处理全过程。比较常见的淬火全过程包含盐奶浴淬火、奥氏体等级分类淬火、马氏体等温度淬火、表面淬火和部分淬火。淬火目地 ：提前准备后热处理，使铸铁件得到所需要的马氏体组织，提升工件的强度、强度耐磨性能。

4.回火：指铸铁件淬火后加温 Ac1 下列温度，隔热保温一段时间，随后制冷到室内温度热处理加工工艺。比较常见的回火加工工艺有：超低温回火、常压回火、持续高温回火和数次回火。

回火的目的在于清除淬火环节中铸铁件所产生的地应力，使铸铁件具备高韧性和耐磨性能，并且具有所需要的可塑性和延展性。

5.品质调整：指淬火或持续高温回火复合热处理加工工艺。用以品质调整和。一般指中碳合金结构钢和中碳合金工具钢。

6.渗氮：渗氮是把氧原子渗透到钢表面的一个过程。它也使高碳钢工件具备中碳钢表面层，随后淬火和超低温回火，使工件表面层具备高韧性和耐磨性能，工件核心依然保持高碳钢的韧性和塑性。

4.回火的种类与应用

(1)超低温回火(150-250度)

超低温回火机构为回火奥氏体。主要目的是减少淬火热应力和延性，防止太早干裂或受损，维持淬火钢的高韧性和耐磨性能。主要运用于各种各样高碳钢切割工具、测量仪器、冷清洗磨具、滚柱轴承和碳渗入构件。回火后强度一般为HRC58－ 。

(二)常压回火(250-500度)

常压回火机构为回火屈氏体。主要目的是得到高抗拉强度、弹性极限和高耐磨。因而，它主要运用于解决各种弹簧和热模，回火后强度一般为HRC35－50。

(3)持续高温回火(500-650度)

持续高温回火收益机构为回火屈氏体。淬火与持续高温回火结合的热处理一般称之为品质调整解决，致力于得到具有较强抗压强度、强度、可塑性和韧性的综合性物理性能。因而，广泛用于曲轴、地脚螺栓、传动齿轮、轴等关键结构部件。回火后强度一般为HB200－330。

五、避免热处理变型

高精密繁杂磨具变形缘由通常比较复杂，但是只要大家了解其形变规律性，剖析主要原因，就能够减少与控制不一样方式的变型。一般来说，下列方式可以预防高精密繁杂模具热处理变型。

(1)有效选料。高精密繁杂磨具宜选用材料好的微变型模具钢材(如空淬钢)，渗碳体缩松很严重的模具钢材应有效煅造，然后进行热处理热处理。

(2)模具结构设计要科学，薄厚不要太多，样子要对称性。针对变型比较大的磨具，必须掌握变型规律性，保存加工的剩余量。针对大中型、高精密、繁杂的磨具，可以采取组合结构。

(3)高精密繁杂磨具需提前热处理，以清除生产加工中产生的剩余应力。

（4）选择合适的加温温度，操纵加温速率。针对高精密繁杂的磨具，可采取迟缓加温、加热等平衡加热方式，降低模具热处理变型。

(5)在确保磨具强度前提下，尽可能选用急冷、等级分类制冷淬火或温淬火加工工艺。

(6)对精细繁杂磨具，在情况批准的情形下，尽可能选用真空加热淬火和淬火后深冷处理。

(7)对一些高精密繁杂的磨具可采取事先热处理、时效性热处理、热处理氮化热处理来控制模具的精度。

(8)在修补模具砂眼、气孔、磨损等缺陷时，选用冷焊机等热影响小的修复设备以避免修补过程中变形的产生。

另外，正确的热处理工艺操作（如堵孔、绑孔、机械固定、适宜的加热方法、正确选择模具的冷却方向和在冷却介质中的运动方向等）和合理的回火热处理工艺也是减少精密复杂模具变形的有效措施。

六、表面淬火回火热处理

表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。试验力(标尺)的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。

一、维氏硬度计是热处理工件表面硬度的重要手段，它可选用0.5～100kg的试验力，薄至0.05mm厚的表面硬化层，它的精度是较高的，可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。另外，有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测，所以，对于进行表面热处理加工或大量使用表面热处理工件的单位，配备一台维氏硬度计是有必要的。

二、表面洛氏硬度计也是十分适于表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度计有三种标尺可以选择。可以有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。尽管表面洛氏硬度计的精度没有维氏硬度计高，但是作为热处理工厂质量管理和合格检查的检测手段，已经能够满足要求。况且它还具有操作简单、使用方便、价格较低，测量迅速、可直接读取硬度值等特点，利用表面洛氏硬度计可对成批的表面热处理工件进行快速无损的逐件检测。这一点对于金属加工和机械制造工厂具有重要意义。

三、当表面热处理硬化层较厚时，也可采用洛氏硬度计。当热处理硬化层厚度在0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用HRC标尺。

维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。相应的换算表在国际标准ISO、美国标准ASTM和中国标准GB/T中都已给出。在沈阳天星网站的技术资料栏目中这三种换算表都可以找到。

折叠局部热处理

零件如果局部硬度要求较高，可用感应加热等方式进行局部淬火热处理，这样的零件通常要在图纸上标出局部淬火热处理的位置和局部硬度值。零件的硬度检测要在*区域内进行。硬度检测仪器可采用洛氏硬度计，HRC硬度值，如热处理硬化层较浅，可采用表面洛氏硬度计，HRN硬度值。

七、化学热处理　　

化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。经淬火和低温回火后，工件表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而工件的芯部又具有高的强韧性。

操作规程

1、清理好操作场地，检查电源、测量仪表和各种开关是否正常，水源是否通畅。

2、操作人员应穿戴好劳保防护用品。

3、开启控制电源万能转换开关，根据设备技术要求分级段升、降温，延长设备寿命和设备完好。

4、要注意热处理炉的炉温和网带调速，能掌握对不同材料所需的温度标准，确保工件硬度及表面平直度和氧化层，并认真做好安全工作。

5、要注意回火炉的炉温和网带调速，开启排风，使工件经回火后达到质量要求。

6、在工作中应坚守岗位。

7、要配置必要的消防器具，并熟识使用及保养方法。

8、停机时，要检查各控制开关均处于关闭状态后，关闭万能转换开关。

八、轴承热处理中常见问题

过热

从托辊配件轴承零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体，则为淬火过热组织。形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热；也可能是因原始组织带状碳化物严重，在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大，造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。由于淬火组织过热，钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。

欠热

淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响托辊配件轴承寿命。

淬火裂纹

托辊轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。造成这种裂纹的原因有：由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度；工作表面的原有缺陷（如表面微细裂纹或划痕）或是钢材内部缺陷（如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等）在淬火时形成应力集中；严重的表面脱碳和碳化物偏析；零件淬火后回火不足或未及时回火；前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。总之，造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种，内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。淬火裂纹深而细长，断口平直，破断面无氧化色。它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂；在轴承钢球上的形状有S形、T形或环型。淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象，明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。

热处理变形

NACHI轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化，所以热处理变形是难免的。认识和掌握它的变化规律可以使轴承零件的变形（如套圈的椭圆、尺寸涨大等）置于可控的范围，有利于生产的进行。当然在热处理过程中的机械碰撞也会使零件产生变形，但这种变形是可以用改进操作加以减少和避免的。

表面脱碳

托辊配件轴承零件在热处理过程中，如果是在氧化性介质中加热，表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减少，造成表面脱碳。表面脱碳层的深度超过较后加工的留量就会使零件报废。表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。

软点

由于加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的托辊轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。   

白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

淬火工艺提高钢的硬度，其显微组织中都有马氏体存在。

不同水质的冷却能力不同，宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。