热处理是改善金属材料性能的重要手段。正确选择热处理工艺，可以使零件获得所需的硬度、强度、韧性和耐磨性。本文介绍常用热处理工艺的特点和选择方法。
一、退火（Annealing）
工艺过程
加热到适当温度 → 保温 → 缓慢冷却（炉冷）
目的和应用
- 降低硬度，改善切削加工性
- 消除残余应力，防止变形开裂
- 细化晶粒，改善组织
- 应用：铸件、锻件、焊接件的去应力退火
二、正火（Normalizing）
工艺过程
加热到Ac3或Accm以上30-50℃ → 保温 → 空冷
目的和应用
- 细化晶粒，提高强度和韧性
- 改善切削加工性（低碳钢）
- 消除网状渗碳体（过共析钢）
- 应用：45钢、40Cr等中碳钢预备热处理
三、淬火（Quenching）
工艺过程
加热到Ac3或Ac1以上 → 保温 → 快速冷却（水冷/油冷）
目的和应用
- 获得高硬度和耐磨性
- 应用：刀具、量具、轴承、模具
常用淬火介质
| 介质 | 冷却速度 | 应用 |
|---|---|---|
| 水 | 快 | 碳钢、形状简单零件 |
| 油 | 较慢 | 合金钢、形状复杂零件 |
| 盐水 | 很快 | 需要高硬度的碳钢 |
| 聚合物淬火液 | 可调 | 通用，变形控制好 |
四、回火（Tempering）
工艺过程
淬火后加热到Ac1以下 → 保温 → 冷却
回火种类
| 回火类型 | 温度 | 硬度HRC | 应用 |
|---|---|---|---|
| 低温回火 | 150-250℃ | 58-64 | 刀具、量具、轴承 |
| 中温回火 | 350-500℃ | 35-45 | 弹簧、冲击件 |
| 高温回火 | 500-650℃ | 22-34 | 轴类、齿轮（调质） |
五、调质（Quenching and Tempering）
淬火 + 高温回火的复合热处理工艺。
特点
- 获得良好的综合力学性能（强度+韧性）
- 硬度适中，便于后续加工
- 应用：轴类、连杆、齿轮、螺栓等重要零件
六、表面热处理
6.1 表面淬火
- 火焰淬火、感应淬火、激光淬火
- 表面硬度高，心部保持韧性
- 应用：齿轮齿面、轴颈、导轨
6.2 渗碳（Carburizing）
- 将低碳钢在富碳介质中加热，使碳渗入表层
- 渗碳后淬火+低温回火
- 表面硬度HRC58-64，心部韧性良好
- 应用：汽车齿轮、凸轮、活塞销
6.3 渗氮（Nitriding）
- 在富氮介质中加热，氮渗入表层形成氮化物
- 温度低（500-570℃），变形小
- 表面硬度极高（HV1000以上），耐磨耐腐蚀
- 应用：曲轴、丝杠、阀门
七、热处理工艺选择速查
| 零件类型 | 推荐工艺 | 目的 |
|---|---|---|
| 一般结构件 | 正火或不处理 | 简化工艺，降低成本 |
| 重要轴类 | 调质 | 综合性能好 |
| 齿轮 | 调质+齿面淬火/渗碳 | 心部韧、齿面硬 |
| 刀具 | 淬火+低温回火 | 高硬度耐磨 |
| 弹簧 | 淬火+中温回火 | 高弹性极限 |
| 轴承 | 淬火+低温回火 | 高硬度高耐磨 |
| 铸件 | 去应力退火 | 消除铸造应力 |
| 焊接件 | 去应力退火 | 消除焊接应力 |
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