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很经典热处理工艺资料,可能会对您有所帮助! 金属热处理基础知识 金属热处理是将金属工件放在一定介质中加热到适宜温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不一样速度冷却一个工艺。 1金属组织 金属：含有不透明、金属光泽良好导热和导电性而且其导电能力随温度增高而减小，富有延性和展性等特征物质。金属内部原子含有规律性排列固体（即晶体）。 合金：由两种或两种以上金属或金属和非金属组成，含有金属特征物质。 相：合金中成份、结构、性能相同组成部分。 固溶体：是一个（或多个）组元原子（化合物）溶入另一个组元晶格中，而仍保持另一组元晶格类型固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：因为溶质原子进入溶剂晶格间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一个含有金属性能新晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成合金组成物，即使是两面种晶体，却是一个组成成份，含有独立机械性能。 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构铁）中间隙固溶体。 奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构铁）中间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 莱氏体：渗碳体和奥氏体组成机械混合物（含碳4.3%） 金属热处理是机械制造中关键工艺之一，和其它加工工艺相比，热处理通常不改变工件形状和整体化学成份，而是经过改变工件内部显微组织，或改变工件表面化学成份，给予或改善工件使用性能。其特点是改善工件内在质量，而这通常不是肉眼所能看到。 为使金属工件含有所需要力学性能、物理性能和化学性能，除合理选择材料和多种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少。钢铁是机械工业中应用最广材料，钢铁显微组织复杂，能够经过热处理给予控制，所以钢铁热处理是金属热处理关键内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也全部能够经过热处理改变其力学、物理和化学性能，以取得不一样使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代过程中，热处理作用逐步为大家所认识。早在公元前770前222年，中国人在生产实践中就已发觉，铜铁性能会因温度和加压变形影响而 改变。白口铸铁柔化处理就是制造农具关键工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐步被采取，为了提升钢硬度，淬火工艺遂得到快速发展。中国河北省易县燕下全部出土两把剑和一把戟，其显微组织中全部有马氏体存在，说明是经过淬火。 伴随淬火技术发展，大家逐步发觉淬冷剂对淬火质量影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成全部取水淬火。这说明中国在古代就注意到不一样水质冷却能力了，同时也注意了油和尿冷却能力。中国出土西汉(公元前206公元24)中山靖王墓中宝剑,心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当初作为个人“手艺”秘密，不愿外传，所以发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下六种不一样金相组织，证实了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时相在急冷时转变为一个较硬相。法国人奥斯蒙德确立铁同素异构理论，和英国人奥斯汀最早制订铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。和此同时，大家还研究了在金属热处理加热过程中对金属保护方法，以避免加热过程中金属氧化和脱碳等。 18501880年，对于应用多种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。18891890年英国人莱克取得多个金属光亮热处理专利。 二十世纪以来，金属物理发展和其它新技术移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著进展是19011925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛碳势达成可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等深入控制炉内气氛碳势方法；60年代，热处理技术利用了等离子场作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术应用，又使金属取得了新表面热处理和化学热处理方法。 金属热处理工艺 热处理工艺通常包含加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程相互衔接，不可间断。 加热是热处理关键工序之一。金属热处理加热方法很多，最早是采取木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源能够直接加热，也能够经过熔融盐或金属，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表面性能有很不利影响。所以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关键工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是确保热处理质量关键问题。加热温度随被处理金属材料和热处理目标不一样而异，但通常全部是加热到相变温度以上，以取得高温组织。另外转变需要一定时间，所以当金属工件表面达成要求加热温度时，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。采取高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，通常就没有保温时间，而化学热处理保温时间往往较长。 冷却也是热处理工艺过程中不可缺乏步骤，冷却方法因工艺不一样而不一样，关键是控制冷却速度。通常退火冷却速度最慢，正火冷却速度较快，淬火冷却速度愈加快。但还因钢种不一样而有不一样要求，比如空硬钢就能够用正火一样冷却速度进行淬硬。 金属热处理工艺大致可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。依据加热介质、加热温度和冷却方法不一样，每一大类又可区分为若干不一样热处理工艺。同一个金属采取不一样热处理工艺，可取得不一样组织，从而含有不一样性能。钢铁是工业上应用最广金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，所以钢铁热处理工艺种类繁多。 整体热处理是对工件整体加热，然后以合适速度冷却，以改变其整体力学性能金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基础工艺。 退火是将工件加热到合适温度，依据材料和工件尺寸采取不一样保温时间，然后进行缓慢冷却，目标是使金属内部组织达成或靠近平衡状态，取得良好工艺性能和使用性能，或为深入淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜温度后在空气中冷却，正火效果同退火相同，只是得到组织更细，常见于改善材料切削性能，也有时用于对部分要求不高零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件脆性，将淬火后钢件在高于室温而低于650某一合适温度进行长时间保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中“四把火”，其中淬火和回火关系亲密，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”伴随加热温度和冷却方法不一样，又演变出不一样热处理工艺 。为了取得一定强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来工艺，称为调质。一些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高合适温度下保持较长时间，以提升合金硬度、强度或电性磁性等。这么热处理工艺称为时效处理。 把压力加工形变和热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件取得很好强度、韧性配合方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提升工件性能，还能够通入渗剂进行化学热处理。 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多热量传入工件内部，使用热源须含有高能量密度，即在单位面积工件上给较大热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达成高温。表面热处理关键方法有火焰淬火和感应加热热处理，常见热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。 化学热处理是经过改变工件表层化学成份、组织和性能金属热处理工艺。化学热处理和表面热处理不一样之处是后者改变了工件表层化学成份。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗透碳、氮、硼和铬等元素。渗透元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理关键方法有渗碳、渗氮、渗金属。 热处理是机械零件和工模具制造过程中关键工序之一。大致来说，它能够确保和提升工件多种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等。还能够改善毛坯组织和应力状态，以利于进行多种冷、热加工。 比如白口铸铁经过长时间退火处理能够取得可锻铸铁，提升塑性 ；齿轮采取正确热处理工艺，使用寿命能够比不经热处理齿轮成倍或几十倍地提升；另外，价廉碳钢经过渗透一些合金元素就含有一些价昂合金钢性能，能够替换一些耐热钢、不锈钢 ；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。 钢分类 钢是以铁、碳为关键成份合金，它含碳量通常小于2.11% 。钢是经济建设中极为关键金属材料。 钢按化学成份分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼取得合金，除铁、碳为其关键成份外，还含有少许锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢含有一定机械性能，又有良好工艺性能，且价格低廉。所以，碳钢取得了广泛应用。但伴随现代工业和科学技术快速发展，碳钢性能已不能完全满足需要，于是大家研制了多种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目标地加入一些元素（称为合金元素）而得到多元合金。和碳钢比，合金钢性能有显著提升，故应用日益广泛。 因为钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选择和研究，必需对钢材加以分类。按钢材用途、化学成份、质量不一样，可将钢分为很多类： 一 按用途分类 按钢材用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。 结构钢：1.用作多种机器零件钢。它包含渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。 2用作工程结构钢。它包含碳素钢中甲、乙、特类钢及一般低合金钢。 工具钢：用来制造多种工具钢。依据工具用途不一样可分为刃具钢、模具钢和量具钢。 特殊性能钢：是含有特殊物理化学性能钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。 二 按化学成份分类 按钢材化学成份可分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量0.25%）；中碳钢（0.25%含碳量0.6%）；高碳钢（含碳量0.6%）。 合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量5%）；中合金钢（合金元素总含量=5%-10%）；高合金钢（合金元素总含量10%）。另外，依据钢中所含关键合金元素种类不一样，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。 三 按质量分类 按钢材中有害杂质磷、硫含量可分为一般钢（含磷量0.045%、含硫量0.055%；或磷、硫含量均0.050%）；优质钢（磷、硫含量均0.040%）；高级优质钢（含磷量0.035%、含硫量0.030%）。 另外，还有按冶炼炉种类，将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢）和电炉钢。按冶炼时脱氧程度，将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），镇静钢（脱氧比较完全）及半镇静钢。 钢厂在给钢产品命名时，往往将用途、成份、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为一般碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。 金属材料机械性能 金属材料性能通常分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定冷、热加工条件下表现出来性能。金属材料工艺性能好坏，决定了它在制造过程中加工成形适应能力。因为加工条件不一样，要求工艺性能也就不一样，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来性能，它包含机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能好坏，决定了它使用范围和使用寿命。 在机械制造业中，通常机械零件全部是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用，且在使用过程中各机械零件全部将承受不一样载荷作用。金属材料在载荷作用下抵御破坏性能，称为机械性能（或称为力学性能）。 金属材料机械性能是零件设计和选材时关键依据。外加载荷性质不一样（比如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求机械性能也将不一样。常见机械性能包含：强度、塑性、硬度、冲击韧性、数次冲击抗力和疲惫极限等。下面将分别讨论多种机械性能。 1 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵御破坏（过量塑性变形或断裂）性能。因为载荷作用方法有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。多种强度间常有一定联络，使用中通常较多以抗拉强度作为最基础强度指针。 2 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏能力。 3 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度指针。现在生产中测定硬度方法最常见是压入硬度法，它是用一定几何形状压头在一定载荷下压入被测试金属材料表面，依据被压入程度来测定其硬度值。 常见方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。 4 疲惫 前面所讨论强度、塑性、硬度全部是金属在静载荷作用下机械性能指针。实际上，很多机器零件全部是在循环载荷下工作，在这种条件下零件会产生疲惫。 5 冲击韧性 以很大速度作用于机件上载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵御破坏能力叫做冲击韧性。 退火-淬火-回火 一退火种类 1 完全退火和等温退火 完全退火又称重结晶退火，通常简称为退火，这种退火关键用于亚共析成份多种碳钢和合金钢铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。通常常作为部分不重工件最终热处理，或作为一些工件预先热处理。 2 球化退火 球化退火关键用于过共析碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用钢种）。其关键目标在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。 3 去应力退火 去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火关键用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等残余应力。假如这些应力不予消除，将会引发钢件在一定时间以后，或在随即切削加工过程中产生变形或裂纹。 二淬火时，最常见冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火工件，轻易得到高硬度和光洁表面，不轻易产生淬不硬软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适适用于过冷奥氏体稳定性比较大部分合金钢或小尺寸碳钢工件淬火。 三钢回火目标 1 降低脆性，消除或降低内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不立即回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。 2 取得工件所要求机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足多种工件不一样性能要求，能够经过合适回火配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要韧性，塑性。 3 稳定工件尺寸 4 对于退火难以软化一些合金钢，在淬火（或正火）后常采取高温回火，使钢中碳化物合适聚集，将硬度降低，以利切削加工。 炉型选择 炉型应依据不一样工艺要求及工件类型来决定 1对于不能成批定型生产，工件大小不相等，种类较多，要求工艺上含有通用性、 多用性，可选择箱式炉。 2加热长轴类及长丝杆，管子等工件时，可选择深井式电炉。 3小批量渗碳零件，可选择井式气体渗碳炉。 4对于大批量汽车、拖拉机齿轮等零件生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉。 5对冲压件板材坯料加热大批量生产时，最好选择滚动炉，辊底炉。 6对成批定型零件，生产上可选择推杆式或传送带式电阻炉（推杆炉或铸带炉） 7小型机械零件如：螺钉，螺母等可选择振底式炉或网带式炉。 8钢球及滚柱热处理可选择内螺旋回转管炉。 9有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气循环加热炉。 加热缺点及控制 一、过热现象 我们知道热处理过程中加热过热最易造成奥氏体晶粒粗大，使零件机械性能下降。 1.通常过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引发奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大奥氏体晶粒会造成钢强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时变形开裂倾向。而造成过热原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生）。过热组织可经退火、正火或数次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。 2.断口遗传：有过热组织钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传理论争议较多，通常认为曾因加热温度过高而使MnS之类杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。 3.粗大组织遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规淬火温度，甚至再低部分，其奥氏体晶粒仍然是粗大，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织遗传性，可采取中间退火或数次高温回火处理。 二、过烧现象 加热温度过高，不仅引发奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，造成晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。所以在工作中要避免过烧发生。 三、脱碳和氧化 钢在加热时，表层碳和介质（或气氛）中氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲惫强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。 加热时，钢表层铁及合金和元素和介质（或气氛）中氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜现象称为氧化。高温（通常570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，含有氧化膜淬透性差钢件易出现淬火软点。 为了预防氧化和降低脱碳方法有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采取盐浴炉加热、采取保护气氛加热（如净化后惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性） 四、氢脆现象 高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低现象称为氢脆。出现氢脆工件经过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采取真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。 多个常见热处理概念 1 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上合适温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织热处理工艺。 2 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上2040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热处理工艺 3 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充足溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体热处理工艺 4 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，其性能随时间而改变现象。 5 固溶处理：使合金中多种相充足溶解，强化固溶体并提升韧性及抗蚀性能，消除应力和软化，方便继续加工成型 6 时效处理：在强化相析出温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提升强度 7 淬火：将钢奥氏体化后以合适冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变热处理工艺 8 回火：将经过淬火工件加热到临界点AC1以下合适温度保持一定时间，随即用符合要求方法冷却，以取得所需要组织和性能热处理工艺 9 钢碳氮共渗：碳氮共渗是向钢表层同时渗透碳和氮过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，现在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。中温气体碳氮共渗关键目标是提升钢硬度，耐磨性和疲惫强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其关键目标是提升钢耐磨性和抗咬合性。 10 调质处理quenching and tempering：通常习惯将淬火加高温回火相结合热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于多种关键结构零件，尤其是那些在交变负荷下工作连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它机械性能均比相同硬度正火索氏体组织为优。它硬度取决于高温回火温度并和钢回火稳定性和工件截面尺寸相关，通常在HB200350之间。 11 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起热处理工艺 回火种类及应用 依据工件性能要求不一样，按其回火温度不一样，可将回火分为以下多个： （一）低温回火（150250度） 低温回火所得组织为回火马氏体。其目标是在保持淬火钢高硬度和高耐磨性前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它关键用于多种高碳切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承和渗碳件等，回火后硬度通常为HRC5864。 （二）中温回火（350500度） 中温回火所得组织为回火屈氏体。其目标是取得高屈服强度，弹性极限和较高韧性。所以，它关键用于多种弹簧和热作模具处理，回火后硬度通常为HRC3550。 （三）高温回火（500650度） 高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合热处理称为调质处理，其目标是取得强度，硬度和塑性，韧性全部很好综合机械性能。所以，广泛用于汽车，拖拉机，机床等关键结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度通常为HB200330。气氛和金属化学反应 一 气氛和钢铁化学反应 1. 氧化 2FeO22FeO FeH2OFeOH2 FeCCO2Fe2CO 2. 还原 FeOH2FeH2O FeOCOFeO2 3. 渗碳 2COCCO2 FeCFeC CH4C2H2 4.渗氮 2NH32N3H2 FeNFeN 二 多种气氛对金属作用 氮气：在1000度时会和Cr,CO,Al.Ti反应 氢气：可使铜，镍，铁，钨还原。当氢气中水含量达成百分之0.20.3时，会使钢脱碳 水：800度时，使铁、钢氧化脱碳，和铜不反应 一氧化碳：其还原性和氢气相同，可使钢渗碳 三 各类气氛对电阻组件影响 镍铬丝，铁铬铝：含硫气氛对电阻丝有害 钢氮化及碳氮共渗 钢氮化（气体氮化） 概念：氮化是向钢表面层渗透氮原子过程，其目标是提升表面硬度和耐磨性，和提升疲惫强度和抗腐蚀性。 它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。 氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适适用于多种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。 氮化工件工艺路线：铸造退火粗加工调质精加工除应力粗磨氮化精磨或研磨。 因为氮化层薄，而且较脆，所以要求有较高强度心部组织，所以要优异行调质热处理，取得回火索氏体，提升心部机械性能和氮化层质量。 钢在氮化后，不再需要进行淬火便含有很高表面硬度大于HV850）及耐磨性。 氮化处理温度低，变形很小，它和渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多 钢碳氮共渗：碳氮共渗是向钢表层同时渗透碳和氮过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。现在以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较是广。中温气体碳氮共渗关键目标是提升钢硬度，耐磨性和疲惫强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其关键目标是提升钢耐磨性和抗咬合性。 铍青铜热处理 铍青铜是一个用途极广沉淀硬化型合金。经固溶立即效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500千克)。其热处理特点是：固溶处理后含有良好塑性，可进行冷加工变形。但再进行时效处理后，却含有极好弹性极限，同时硬度、强度也得到提升。 （1） 铍青铜固溶处理 通常固溶处理加热温度在780-820之间，对用作弹性组件材料，采取760-780，关键是预防晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温均匀度应严格控制在5。保温时间通常可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时，表面会形成氧化膜。即使对时效强化后力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热，从而取得光亮热处理效果。另外，还要注意尽可能缩短转移时间（此淬水时），不然会影响时效后机械性能。薄形材料不得超出3秒,通常零件不超出5秒。淬火介质通常采取水（无加热要求），当然形状复杂零件为了避免变形也可采取油。 （2） 铍青铜时效处理 铍青铜时效温度和Be含量相关，含Be小于2.1%合金均宜进行时效处理。对于Be大于1.7%合金，最好时效温度为300-330，保温时间1-3小时（依据零件形状及厚度）。Be低于0.5%高导电性电极合金，因为溶点升高，最好时效温度为450-480，保温时间1-3小时。多年来还发展出了双级和多级时效，即先在高温短时时效，以后在低温下长时间保温时效，这么做优点是性能提升但变形量减小。为了提升铍青铜时效后尺寸精度，可采取夹具夹持进行时效，有时还可采取两段分开时效处理。 （3） 铍青铜去应力处理 铍青铜去应力退火温度为150-200，保温时间1-1.5小时，可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生残余应力，稳定零件在长久使用时形状及尺寸精度。 热处理应力及其影响 热处理残余力是指工件经热处理后最终残余下来应力,对工件形状,&127;尺寸和性能全部有极为关键影响。当它超出材料屈服强度时,&127;便引发工件变形,超出材料强度极限时就会使工件开裂,这是它有害一面,应该降低和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就能够提升零件机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力分布和改变规律,使之合理分布对提升产品质量有着深远实际意义。比如相关表层残余压应力合理分布对零件使用寿命影响问题已经引发了大家广泛重视。 一、钢热处理应力 工件在加热和冷却过程中,因为表层和心部冷却速度和时间不一致,形成温差，就会造成体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力作用下,因为表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，因为心部最终冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成份和热处理工艺等原因影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成份愈高,冷却过程中在热应力作用下产生不均匀塑性变形愈大,最终形成残余应力就愈大。其次钢在热处理过程中因为组织改变即奥氏体向马氏体转变时,因比容增大会伴随工件体积膨胀,&127;工件各部位前后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力改变最终止果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好和热应力相反。组织应力大小和工件在马氏体相变区冷却速度,形状，材料化学成份等原因相关。 实践证实,任何工件在热处理过程中,&127;只要有相变,热应力和组织应力全部会发生。&127;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生,在整个冷却过程中,热应力和组织应力综合作用结果,&127;就是工件中实际存在应力。这两种应力综合作用结果是十分复杂,受着很多原因影响,如成份、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导原因,热应力占主导地位时作用结果是工件心部受拉,表面受压。&127;组织应力占主导地位时作用结果是工件心部受压表面受拉。 二、热处理应力对淬火裂纹影响 存在于淬火件不一样部位上能引发应力集中原因(包含冶金缺点在内),对淬火裂纹产生全部有促进作用,但只有在拉应力场内(&127;尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,&127;若在压应力场内并无促裂作用。 淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力关键原因,也是一个能对淬火裂纹赋于关键乃至决定性影响原因。为了达成淬火目标，通常必需加速零件在高温段内冷却速度,并使之超出钢临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这么做因为能增加抵消组织应力作用热应力值,故能降低工件表面上拉应力而达成抑制纵裂目标。其效果将随高温冷却速度加紧而增大。而且,在能淬透情况下,截面尺寸越大工件,即使实际冷却速度更缓,开裂危险性却反而愈大。这一切全部是因为这类钢热应力随尺寸增大实际冷却速度减慢,热应力减小,&127;组织应力随尺寸增大而增加,最终形成以组织应力为主拉应力作用在工件表面作用特点造成。并和冷却愈慢应力愈小传统观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂可靠标准是设法尽可能减小截面内外马氏体转变不等时性。仅仅实施马氏体转变区内缓冷却不足以预防纵裂形成。通常情况下只能产生在非淬透性件中弧裂,虽以整体快速冷却为必需形成条件，可是它真正形成原因,却不在快速冷却(包含马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内冷却速度显著减缓,所以没有淬硬所致&127;。产生在大型非淬透性件中横断和纵劈,是由以热应力为关键成份残余拉应力作用在淬火件中心&127;,而在淬火件末淬硬截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成。为了避免这类裂纹产生，往往使用水-油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内快速冷却,目标仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织,&127;而从内应力角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷目标,关键不是为了降低马氏体相变膨胀速度和组织应力值,而在于尽可能减小截面温差和截面中心部位金属收缩速度,从而达成减小应力值和最终抑制淬裂目标。 三、残余压应力对工件影响 渗碳表面强化作为提升工件疲惫强度方法应用得很广泛原因。首先是因为它能有效增加工件表面强度和硬度，提升工件耐磨性，其次是渗碳能有效改善工件应力分布,在工件表面层取得较大残余压应力,&127;提升工件疲惫强度。假如在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力,使疲惫强度得到深入提升。有些人对35SiMn2MoV钢渗碳后进行等温淬火和渗碳后淬火低温回火残余应力进行过测试其 热处理工艺 残余应力值（kg/mm2) 渗碳后880-900度盐浴加热，260度等温40分钟 -65 渗碳后880-900度盐浴加热淬火，260度等温90分钟 -18 渗碳后880-900度盐浴加热，260度等温40分钟，260度回火90分钟 -38 表1.35SiMn2MoV钢渗碳等温淬火和渗碳低温回火后残余应力值 从表1测试结果能够看出等温淬火比通常淬火低温回火工艺含有更高表面残余压应力。等温淬火后即使进行低温回火,其表面残余压应力，也比淬火后低温回火高。所以能够得出这么一个结论,即渗碳后等温淬火比通常渗碳淬火低温回火取得表面残余压应力更高,从表面层残余压应力对疲惫抗力有利影响见解来看，渗碳等温淬火工艺是提升渗碳件疲惫强度有效方法。渗碳淬火工艺为何能取得表层残余压应力?渗碳等温淬火为何能取得更大表层残余压应力?其关键原因有两个：一个原因是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体比容大,淬火后表层体积膨胀大,而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层自由膨胀,&127;造成表层受压心部受拉应力状态。而另一个更关键原因是高碳过冷奥氏体向马氏体转变开始转变温度（Ms）,比心部含碳量低过冷奥氏体向马氏体转变开始温度（Ms）低。这就是说在淬火过程中往往是心部首先产生马氏体转变引发心部体积膨胀,并取得强化,而表面还末冷却到其对应马氏体开始转变点（Ms）,故仍处于过冷奥氏体状态,&127;含有良好塑性,不会对心部马氏体转变体积膨胀起严重压制作用。伴随淬火冷却温度不停下降使表层温度降到该处（Ms）点以下,表层产生马氏体转变,引发表层体积膨胀。但心部此时早已转变为马氏体而强化,所以心部对表层体积膨胀将会起很大压制作用,使表层取得残余压应力。&127;而在渗碳后进行等温淬火时，当等温温度在渗碳层马氏体开始转变温度（Ms）以上,心部马氏体开始转变温度（&127;Ms）点以下合适温度等温淬火,比连续冷却淬火更能确保这种转变前后次序特点(&127;即确保表层马氏体转变仅仅产生于等温后冷却过程中)。&127;当然渗碳后等温淬火等温温度和等温时间对表层残余应力大小有很大影响。有些人对35SiMn2MoV钢试样渗碳后在260和320等温40&127;分钟后表面残余应力进行过测试,其结果如表2。 由表2可知在260行动等温比在320等温表面残余应力要高出一倍多 可见表面残余应力状态对渗碳等温淬火等温温度是很敏感。不仅等温温度对表面残余压应力状态有影响,而且等温时间也有一定影响。有些人对35SiMn2V钢在310等温2分钟,10分钟,90分钟残余应力进行过测试。2分钟后残余压应力为-20kg/mm,10分钟后为-60kg/mm,60分钟后为-80kg/mm,60分钟后再延长等温时间残余应力改变不大。 从上面讨论表明,渗碳层和心部马氏体转变前后次序对表层残余应力大小相关键影响。渗碳后等温淬火对深入提升零件疲惫寿命含有普遍意义。另外能降低表层马氏体开始转变温度（Ms）点表面化学热处理如渗碳、氮化、氰化等全部为造成表层残余压应力提供了条件,如高碳钢氮化-淬火工艺,因为表层,&127;氮含量提升而降低了表层马氏体开始转变点（Ms）,淬火后取得了较高表层残余压应力使疲惫寿命得到提升。又如氰化工艺往往比渗碳含有更高疲惫强度和使用寿命,也是因氮含量增加可取得比渗碳更高表面残余压应力之故。另外,&127;从取得表层残余压应力合理分布见解来看,单一表面强化工艺不轻易取得理想表层残余压应力分布,而复合表面强化工艺则能够有效改善表层残余应力分布。如渗碳淬火残余应力通常在表面压应力较低,最大压应力则出现在离表面一定深度处,而且残余压力层较厚。氮化后表面残余压应力很高,但残余压应力层很溥,往里急剧下降。假如采取渗碳-&127;氮化复合强化工艺,则可取得更合理应力分布状态。&127;所以表面复合强化工艺,如渗碳-氮化,渗碳-&127;高频淬火等,全部是值得重视方向。 依据上述讨论可得出以下结论; 1、热处理过程中产生应力是不可避免,而且往往是有害&127;。但我们能够控制热处理工艺尽可能使应力分布合理,就可将其有害程度降低到最低程度,甚至变有害为有利。 2、当热应力占主导地位时应力分布为心部受拉表面受压,当组织应力占主导地时应力分布为心部受压表面受拉。 3、在高淬透性钢件中易形成纵裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中轻易形成横断和纵劈。 4、渗碳使表层马氏体开始转变温度（Ms）点下降,可导至淬火时马氏体转变次序颠倒,心部首先发生马氏体转变以后才波及到表面,可取得表层残余压应力而提升抗疲惫强度。 5、渗碳后进行等温淬火可确保心部马氏体转变充足进行以后,表层组织转变才进行。&127;使工件取得比直接淬火更大表层残余压应力,可深入提升渗碳件疲惫强度。 6、复合表面强化工艺可使表层残余压应力分布更合理,可显著提升工件疲惫强度