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處理是采用加熱和冷卻的方法改變材料的組織、性能及內應力狀態的一種熱加工工藝，是機械制造業中提高產品的性能、使用壽命和可靠性的關鍵環節。主要針對金屬來說，金屬熱處理是在固態下將金屬或合金加熱到一定溫度、保溫一定時間，然后以一定冷卻速度冷卻，即通過加熱速度、保溫時間、保溫溫度和冷卻速度等基本環節的有機配合，使金屬或合金的內部組織結構發生轉變，從而達到改善材料性能的工藝方法。
熱處理工藝、熱處理工藝的特點、熱處理的操作規程、熱處理的誤區、熱處理變形原因及其預防方法。

熱處理工藝
一、預備熱處理
預備熱處理的目的是改善加工性能、消除內應力和為較終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、時效、調質等。
1、退火和正火
退火和正火用于經過熱加工的毛坯。含碳量大于 0.5% 的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低于 0.5 % 的碳鋼和合金鋼，為避免其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織，為以后的熱處理作準備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進行。
2、時效處理
時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力。為避免過多運輸工作量，對于一般精度的零件，在精加工前安排一次時效處理即可。但精度要求較高的零件（如座標鏜床的箱體等），應安排兩次或數次時效處理工序。簡單零件一般可不進行時效處理。除鑄件外，對于一些剛性較差的精密零件（如精密絲杠），為消除加工中產生的內應力，穩定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排多次時效處理。有些軸類零件加工，在校直工序后也要安排時效處理。
3、調質 調質即是在淬火后進行高溫回火處理，它能獲得均勻細致的回火索氏體組織，為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形作準備，因此調質也可作為預備熱處理。 由于調質后零件的綜合力學性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為較終熱處理工序。
二、較終熱處理
較終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。
1、淬火
淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣，而且表面淬火還具有外部強度高、耐磨性好，而內部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優點。為提高表面淬火零件的機械性能，常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為：下料——鍛造——正火（退火）——粗加工——調質——半精加工——表面淬火——精加工。
2、滲碳淬火
滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施（鍍銅或鍍防滲材料）。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在 0.5~ 2mm 之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為：下料—鍛造—正火—粗、半精加工—滲碳淬火—精加工。 當局部滲碳零件的不滲碳部分采用加大余量后，切除多余的滲碳層的工藝方案時，切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后，淬火前進行。
3、滲氮處理
滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄（一般不超過 0.6~ 0.7mm ），滲氮工序應盡量靠后安排，為減小滲氮時的變形，在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。


熱處理工藝的特點
1、金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通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性能。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。
2、為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用較廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。


熱處理的操作規程
1、清理好操作場地，檢查電源、測量儀表和各種開關是否正常，水源是否通暢。
2、操作人員應穿戴好勞保防護用品。
3、開啟控制電源****轉換開關，根據設備技術要求分級段升、降溫，延長設備壽命和設備完好。
4、要注意熱處理爐的爐溫和網帶調速，能掌握對不同材料所需的溫度標準，確保工件硬度及表面平直度和氧化層，并認真做好安全工作。
5、要注意回火爐的爐溫和網帶調速，開啟排風，使工件經回火后達到質量要求。
6、在工作中應堅守崗位。
7、要配置必要的消防器具，并熟識使用及保養方法。
8、停機時，要檢查各控制開關均處于關閉狀態后，關閉****轉換開關。


熱處理的誤區
1、淬火出來的工件沒有冷到室溫，不能進行回火？
有些人認為淬火出來后，還沒有冷卻到室溫時，不能進入回火工序。實際上很多鋼種，尤其低、中碳鋼，其馬氏體轉變終了點大都高于室溫，冷到室溫時，反而容易開裂，淬火出來后就可以盡快轉入回火工序。
2、淬火出來的工件必須帶溫回火？
這種做法是不可取的，要根據鋼種的馬氏體轉變點來決定淬火之后的回火前的入爐溫度！為了防止淬火開裂，不能妄加推測，一概而論的采用帶溫回火的辦法！
3、產品尺寸加工已經全部完成，要求熱處理保證不變形？
有的人為了節省產品加工費用，在熱處理之前，把所有的尺寸加工結束，然后去熱處理淬火回火。要求熱處理者保證在熱處理過程中不變形，或者只允許變形量在較后一道冷加工的公差帶值內！熱處理的過程實質上就是一個組織變形階段，微觀上的變形積累，有誰敢保證不在宏觀上表現出來成為尺寸變形呢？
4、退火工件可以形成等軸晶粒？
在低碳鋼退火工藝中，很多人認為可以獲得等軸晶粒。實際上，在沸騰鋼中容易獲得等軸晶粒度。在Al鋁鎮靜鋼中是很難達到等軸晶粒組織的。尤其經過冷擠壓的變形件退火，晶粒很明顯的呈變形擠壓組織形態！即使950℃以上的退火溫度也難以達到等軸晶粒。
5、硬度越低擠壓變形越好，越容易？
人們的直接思維是：硬度越低越容易擠壓變形。在鋼材的擠壓工藝中，珠光體球化組織狀態變形能力較高，但是這個組織狀態比起片狀珠光體的硬度一般都高，所以要求擠壓件的原始組織是珠光體球化組織的技術要求，而不能采用硬度較低的片狀珠光體組織。


熱處理變形原因及其預防方法
一、熱處理變形產生的原因
鋼在熱處理的加熱、冷卻過程中可能會產生變形，甚至開裂，其原因是由于淬火應力的存在。淬火應力分為熱應力和組織應力兩種。由于熱應力和組織應力作用，使熱處理后零件產生不同殘留應力，可能引起變形。當應力大于材料的屈服強度時變形就會產生，因此，淬火變形還與鋼的屈服強度有關，材料塑性變形抗力越大，其變形程度越小。
1、熱應力
在加熱和冷卻時由于零件表里有溫差存在造成熱脹冷縮的不一致而產生熱應力。零件由高溫冷卻時表面散熱快，溫度低于心部，因此表面比心部有更大的體積收縮傾向，但受心部阻礙而使表面受拉應力，而心部則受壓應力。表里溫差增大應力也增大。
2、組織應力
組織應力是因為奧氏體與其轉變產物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之間的組織轉變時間不同而產生的。由于奧氏體比容較小，淬火冷卻時必然發生體積增加。淬火時表面先開始馬氏體轉變，體積增大，心部仍為奧氏體體積不變。由于心部阻礙表面體積增大，表面產生壓應力， 心部產生拉應力。
二、減少和控制熱處理變形的方法
1、合理選材和提高硬度要求
對于形狀復雜，截面尺寸相差較大而又要求變形較小的零件，應選擇淬透性較好的材料，以便使用較緩和的淬火冷卻介質淬火。對于薄板狀精密零件，應選用雙向軋制板材，使零件纖維方向對稱。對零件的硬度要求，在滿足使用要求前提下，盡量選擇下限硬度。
2、正確設計零件
零件外形應盡量簡單、均勻、結構對稱，以免因冷卻不均勻，使變形開裂傾向增大。盡量避免截面尺寸突然變化，減少溝槽和薄邊，不要有尖銳棱角。避免較深的不通孔。長形零件避免截面呈橫梯形。
3、合理安排生產路線，協調冷熱加工與熱處理的關系
對于形狀復雜、精度要求高的零件，應在粗、精加工之間進行預先處理，如消除應力、退火等。做好毛坯預備熱處理，使組織更加均勻化。
4、改進熱處理工藝和操作
（1）熱處理溫度的控制
在滿足熱處理工藝要求的情況下，盡量降低淬火加熱溫度且縮短保溫時間，這樣零件的高溫強度損失較少。塑性抗力增強，零件的抗應力形變、抗淬火變形的綜合能力增強，從而減少了變形。
（2）選擇較緩和的淬火冷卻介質
①冷卻是淬火的關鍵工序，它關系到淬火質量的好壞，也是淬火工藝中較容易出現問題的環節，金屬淬火后冷卻過程對變形的影響也是很重要的一個原因。熱油淬火比冷油淬火變形小，一般控制在90℃左右。在保證硬度的前提下，盡量采用油性介質，油性介質冷卻速度較慢，而水性介質冷卻速度相對快一些，而且水溫變化對水性介質冷卻特性影響較大。
②采用分級淬火能顯著減少金屬淬火時產牛的熱應力和組織應力，是減少一些形狀復雜零件的有效辦法。這種淬火方法由于在馬氏體轉變前零件各部分溫度已經趨于均勻，并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉變，這樣不僅減小了淬火熱應力，而且顯著降低組織應力，因而有效地減小或預防止零件淬火變形。
③等溫淬火也能顯著減小零件變形，等溫淬火與分級淬火的區別在于前者獲得下貝氏體組織，由于下貝氏體組織的強度、硬度較高，而且韌性良好，比熱容比馬氏體的比熱容小，組織轉變時零件內外溫度一致，故淬火組織應力也較小。等溫淬火和分級淬火只能適用于尺寸較小的零件。
（3）正確掌握熱處理操作方法
為了減小和控制熱處理變形還必須正確掌握熱處理操作方法。截面均勻冷卻時，如細長軸類（絲錐、軸）垂直淬入，上下移動，也有垂直逐漸淬入并靜止不動。截面不均勻冷卻時，水平快速淬入或傾斜淬入，如厚薄不均零件，應將厚的部分先淬入。對于薄片應側向進入，對帶有孔和凹面零件，應將盲孔和凹面朝上淬入，以利于氣泡排出。總之，要使零件各處冷速均勻，有些需要防護的零件做好淬火前保護。
三、已變形零件的挽救方法
盡管采取減少變形措施，但變形仍不可避免，因此進行補救是很必要的，常用的方法有冷校直和熱校直。如果淬火回火后硬度低于40HRC的零件，可以采用冷校直直接用壓力機校正。如果金屬在淬火冷卻過程中，尚未冷卻到馬氏體開始轉變溫度點以下，此時零件塑性較好，進行加壓校直效果良好，校直時加力應注意緩慢。



上述是賢集網小編為大家介紹的熱處理工藝、熱處理工藝的特點、熱處理的操作規程、熱處理的誤區、熱處理變形原因及其預防方法。這些知識您都掌握了嗎？其實，熱處理作用很大，能改善零件的力學性能，提高零件的強度和硬度，滿足各種性能需要。在選擇預防熱處理過程中發生的一些問題的時候，應根據具體情況制定具體辦法，許多辦法都是源于實踐，要反復試驗才能探索規律。我們要重視現階段的熱處理技術，不斷學習先進技術，同時發展自主創新，不斷提高熱處理零件的質量及合格率，為熱處理發展做出貢獻。

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