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一、热处理的一般过程

热处理过程：热处理过程主要是由加热、保温（时间）、冷却三个阶段构成的，温度和时间是影响热处理的主要因素，因此热处理过程都可以用温度－时间曲线来表述。

钢的冷却是热处理的关键工序，成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后，以不同的速度冷却时，将获得不同的力学性能。

加热时，高于合金相图临界温度才发生相变的现象。如图所示Ac3、Ac1、Acm为加热时钢的临界温。

实际生产中钢的热处理的冷却总是在一定速度条件下进行的，即存在过冷现象，冷却时理论临界点与实际临界点温度的差值为过冷度。对于同一金属，冷却速度越快，成分过冷度也越大。

二、热处理工艺

1. 退火

将钢试件加热到适当的温度，保温一定的时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，称为退火。

根据材料化学成分和热处理的目的的不同。退火又可分为完全退火、不完全退火、消除应力退火以及等温退火、球化退火等。

完全退火又称重结晶退火，其方法是将工件加热到Ac3以上30～50℃，保温后在炉内缓慢冷却。

其目的是在于均匀组织，消除应力，降低硬度，改善切削加工性能。主要用于各种亚共析钢中的碳钢和合金钢的铸、锻件，有时也用于焊接结构件。完全退火组织是接近Fe-Fe3C相图的平衡组织（F+P）。

不完全退火是将工件加热到Ac1以上30～50℃，保温后缓慢冷却的方法。其主要目的是降低硬度，改善切削加工性能，消除内应力。应用于低合金钢、中高碳钢的锻件和轧制件。

消除应力退火（PWHT）是将工件加热到AC1以下100～200℃，保温后缓慢冷却使工件产生塑性变形或蠕变变形带来的应力松弛的方法。

其目的是消除焊接、冷变形加工、铸造、锻造等加工方法所产生的内应力，同时还能使焊缝的氢较完全地扩散，提高焊缝的抗裂性和韧性，此外改善焊缝及热影响区。

2. 正火

正火是将工件加热到Ac3或Acm以上30～50℃，保持一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。

正火与退火的目的基本相同，主要是细化晶粒，均匀组织，降低应力。

与退火不同的是，正火的冷却速度较快，过冷度较大，易使组织中珠光体量增多，且珠光体片层厚度减小，所以正火后的钢强度、硬度、韧性都比退火的钢高。

超声波检测一些晶粒粗大的锻件，会由于锻件出现声能衰减，可通过正火处理，使情况得到改善。

3. 淬火

淬火是将钢加热到临界温度以上（一般情况是：亚共析钢为Ac3以上30～50℃；过共析钢为Ac1以上30～50℃），经过适当的保温后快冷，使奥氏体转变为马氏体的过程。

目的是通过淬火获得马氏体组织，以提高材料硬度和强度，这对于轴承、模具等工件是有益的，但锅炉压力容器材料和焊缝的组织中不希望出现马氏体。

火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火使零件表面层比心部具有更高的强度、硬度、耐而心部则具有一定的韧性。如轴承滚子、轴等。

4. 回火

回火是将经过淬火的钢加热到Ac1以下的适当温度，保持一定时间，然后用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以获得所需组织和性能的工艺。

回火的目的是降低材料的内应力，提高韧性。通过调整回火温度，可以获得不同的度、强度和韧性，以满足所要求的力学性能。此外回火还可以稳定工件的尺寸，改善加工性能。

150℃～250℃低温回火。得到的回火马氏体有较高的硬度和耐磨性。主要用于高碳钢制成的工具、量具、滚珠轴承等低温回火处理。

300℃～450℃中温回火。得到的回火屈氏体有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。主要用于模具、弹簧等中温回火处理。

500℃～680℃高温回火。得到的回火索氏体具有一定的强度，又有较高的塑性和韧性。淬火加高温回火的热处理又称为“调质处理”。

许多机械零件如齿轮、曲轴等均需经过调质处理，一些承压类特种设备用的低合金高强度钢板也有采用调质处理的。

5. 奥氏体不锈钢的固溶处理和稳定化

把奥氏体不锈钢加热到1050～1100℃（此温度下碳能在奥氏体中固溶），保温一定间（约每25mm厚度不小于1小时），然后快速冷却至427℃以下（要求从925℃至538℃冷却时间小于3分钟），以获得均匀的奥氏体组织。

这种方法称为固溶处理的铬镍奥氏体不锈钢，其强度和硬度较低而韧性较好，并具有很高的耐腐蚀性和良好的高温性能。

对于含有钛或铌的铬镍奥氐体不锈钢，为防止晶间腐蚀，必须使钢中的碳全部固定在碳化钛或碳化铌中，以此为目的的热处理称为稳定化处理。

稳定化处理的工艺是：将工件加热到850～900℃，保温6小时，在空气中冷却或缓冷。稳定化处理只适合于含钛或铌的铬镍奥氏体不锈钢。

编辑：吴祺