機械的靈魂——熱處理知識，燃燒吧！

稍有機械知識的人應該知道，熱處理是賦予機械內在質量的靈魂，我國的機械加工並不差，但是熱處理水平還尚待提升，燃燒吧，機械人當自強！

金屬熱處理是機械製造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是透過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用效能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、區域性熱處理和化學熱處理等。

整體熱處理

整體熱處理是對工件整體加熱，然後以適當的速度冷卻，以改變其整體力學效能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關係密切，常常配合使用，缺一不可。

退火：

是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸採用不同的保溫時間，然後進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，獲得良好的工藝效能和使用效能，或者為進一步淬火作組織準備。

正火：

是將工件加熱到適宜的溫度後在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用於改善低碳材料的切削效能，也有時用於對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火：

是將工件加熱保溫後，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火後鋼件變硬，但同時變脆。

回火：

為了降低鋼件的脆性，將淬火後的鋼件在高於室溫而低於650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。某些合金淬火形成過飽和固溶體後，將其置於室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理後工件表面光潔，提高工件的效能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。

表面熱處理

只加熱工件表層，以改變其表層力學效能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或區域性能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、鐳射和電子束等。

化學熱處理

透過改變工件表層化學成分、組織和效能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是後者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素後，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

熱處理是機械零件和工模具製造過程中的重要工序之一。它可以控制工件的各種效能 ，如耐磨、耐腐蝕、磁效能等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態，以利於進行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪採用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼透過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼效能，可以代替某些耐熱鋼、不鏽鋼；工模具則幾乎全部需要經過熱處理方可使用。

退火和回火的區別

退火與回火的區別在於：（簡單地說，退火就是不要硬度，回火還保留一定硬度）。

回火：

高溫回火所得組織為回火索氏體。回火一般不單獨使用，在零件淬火處理後進行回火，主要目的是消除淬火應力，得到要求的組織，回火根據回火溫度的不同分為低溫、中溫和高溫回火。分別得到回火馬氏體、屈氏體和索氏體。其中淬火後進行高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械效能。因此，廣泛用於汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火後硬度一般為HB200－330。

退火：

退火過程中發生得是珠光體轉變，退火的主要目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，為後續加工和最終熱處理做準備。去應力退火是為了消除由於塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件記憶體在的殘餘應力而進行的退火工藝。鍛造、鑄造、焊接以及切削加工後的工件內部存在內應力，如不及時消除，將使工件在加工和使用過程中發生變形，影響工件精度。採用去應力退火消除加工過程中產生的內應力十分重要。

去應力退火的加熱溫度低於相變溫度，因此，在整個熱處理過程中不發生組織轉變。內應力主要是透過工件在保溫和緩冷過程中自然消除的。為了使工件內應力消除得更徹底，在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐，然後以100℃/h左右得加熱速度加熱到規定溫度。焊接件得加熱溫度應略高於600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應力退火的保溫時間取上限，冷卻速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。時效處理可分為自然時效和人工時效兩種自然時效是將鑄件置於露天場地半年以上，便其緩緩地發生，從而使殘餘應力消除或減少，人工時效是將鑄件加熱到550～650℃進行去應力退火，它比自然時效節省時間，殘餘應力去除較為徹底。

什麼叫回火？

回火是將淬火後的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時間後，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火後緊接著進行的一種操作，通常也是工件進行熱處理的最後一道工序，因而把淬火和回火的聯合工藝稱為最終熱處理。淬火與回火的主要目的是：

1）減少內應力和降低脆性，淬火件存在著很大的應力和脆性，如沒有及時回火往往會產生變形甚至開裂。

2）調整工件的機械效能，工件淬火後，硬度高，脆性大，為了滿足各種工件不同的效能要求，可以透過回火來調整，硬度，強度，塑性和韌性。

3）穩定工件尺寸。透過回火可使金相組織趨於穩定，以保證在以後的使用過程中不再發生變形。

4）改善某些合金鋼的切削效能。

在生產中，常根據對工件效能的要求。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火，中溫回火，和高溫回火。淬火和隨後的高溫回火相結合的熱處理工藝稱為調質，即在具有高度強度的同時，又有好的塑性韌性。主要用於處理隨較大載荷的機器結構零件，如機床主軸，汽車後橋半軸，強力齒輪等。

什麼叫淬火？

淬火是把金屬成材或零件加熱到相變溫度以上，保溫後，以大於臨界冷卻速度的急劇冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火是為了得到馬氏體組織，再經回火後，使工件獲得良好的使用效能，以充分發揮材料的潛力。其主要目的是：

1）提高金屬成材或零件的機械效能。例如：提高工具、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限，提高軸類零件的綜合機械效能等。

2）改善某些特殊鋼的材料效能或化學效能。如提高不鏽鋼的耐蝕性，增加磁鋼的永磁性等。

淬火冷卻時，除需合理選用淬火介質外，還要有正確的淬火方法，常用的淬火方法，主要有單液淬火，雙液淬火，分級淬火、等溫淬火，區域性淬火等。