处理是采用加热和冷却的方法改变材料的组织、性能及内应力状态的一种热加工工艺，是机械制造业中提高产品的性能、使用寿命和可靠性的关键环节。主要针对金属来说，金属热处理是在固态下将金属或合金加热到一定温度、保温一定时间，然后以一定冷却速度冷却，即通过加热速度、保温时间、保温温度和冷却速度等基本环节的有机配合，使金属或合金的内部组织结构发生转变，从而达到改善材料性能的工艺方法。
热处理工艺、热处理工艺的特点、热处理的操作规程、热处理的误区、热处理变形原因及其预防方法。

热处理工艺
一、预备热处理
预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为较终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。
1、退火和正火
退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于 0.5% 的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于 0.5 % 的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。
2、时效处理
时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。
3、调质 调质即是在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备，因此调质也可作为预备热处理。 由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为较终热处理工序。
二、较终热处理
较终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。
1、淬火
淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为：下料——锻造——正火（退火）——粗加工——调质——半精加工——表面淬火——精加工。
2、渗碳淬火
渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施（镀铜或镀防渗材料）。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在 0.5~ 2mm 之间，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。其工艺路线一般为：下料—锻造—正火—粗、半精加工—渗碳淬火—精加工。 当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。
3、渗氮处理
渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄（一般不超过 0.6~ 0.7mm ），渗氮工序应尽量靠后安排，为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。


热处理工艺的特点
1、金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
2、为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用较广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。


热处理的操作规程
1、清理好操作场地，检查电源、测量仪表和各种开关是否正常，水源是否通畅。
2、操作人员应穿戴好劳保防护用品。
3、开启控制电源****转换开关，根据设备技术要求分级段升、降温，延长设备寿命和设备完好。
4、要注意热处理炉的炉温和网带调速，能掌握对不同材料所需的温度标准，确保工件硬度及表面平直度和氧化层，并认真做好安全工作。
5、要注意回火炉的炉温和网带调速，开启排风，使工件经回火后达到质量要求。
6、在工作中应坚守岗位。
7、要配置必要的消防器具，并熟识使用及保养方法。
8、停机时，要检查各控制开关均处于关闭状态后，关闭****转换开关。


热处理的误区
1、淬火出来的工件没有冷到室温，不能进行回火？
有些人认为淬火出来后，还没有冷却到室温时，不能进入回火工序。实际上很多钢种，尤其低、中碳钢，其马氏体转变终了点大都高于室温，冷到室温时，反而容易开裂，淬火出来后就可以尽快转入回火工序。
2、淬火出来的工件必须带温回火？
这种做法是不可取的，要根据钢种的马氏体转变点来决定淬火之后的回火前的入炉温度！为了防止淬火开裂，不能妄加推测，一概而论的采用带温回火的办法！
3、产品尺寸加工已经全部完成，要求热处理保证不变形？
有的人为了节省产品加工费用，在热处理之前，把所有的尺寸加工结束，然后去热处理淬火回火。要求热处理者保证在热处理过程中不变形，或者只允许变形量在较后一道冷加工的公差带值内！热处理的过程实质上就是一个组织变形阶段，微观上的变形积累，有谁敢保证不在宏观上表现出来成为尺寸变形呢？
4、退火工件可以形成等轴晶粒？
在低碳钢退火工艺中，很多人认为可以获得等轴晶粒。实际上，在沸腾钢中容易获得等轴晶粒度。在Al铝镇静钢中是很难达到等轴晶粒组织的。尤其经过冷挤压的变形件退火，晶粒很明显的呈变形挤压组织形态！即使950℃以上的退火温度也难以达到等轴晶粒。
5、硬度越低挤压变形越好，越容易？
人们的直接思维是：硬度越低越容易挤压变形。在钢材的挤压工艺中，珠光体球化组织状态变形能力较高，但是这个组织状态比起片状珠光体的硬度一般都高，所以要求挤压件的原始组织是珠光体球化组织的技术要求，而不能采用硬度较低的片状珠光体组织。


热处理变形原因及其预防方法
一、热处理变形产生的原因
钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。淬火应力分为热应力和组织应力两种。由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。
1、热应力
在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。表里温差增大应力也增大。
2、组织应力
组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。由于奥氏体比容较小，淬火冷却时必然发生体积增加。淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力， 心部产生拉应力。
二、减少和控制热处理变形的方法
1、合理选材和提高硬度要求
对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。
2、正确设计零件
零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。避免较深的不通孔。长形零件避免截面呈横梯形。
3、合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系
对于形状复杂、精度要求高的零件，应在粗、精加工之间进行预先处理，如消除应力、退火等。做好毛坯预备热处理，使组织更加均匀化。
4、改进热处理工艺和操作
（1）热处理温度的控制
在满足热处理工艺要求的情况下，尽量降低淬火加热温度且缩短保温时间，这样零件的高温强度损失较少。塑性抗力增强，零件的抗应力形变、抗淬火变形的综合能力增强，从而减少了变形。
（2）选择较缓和的淬火冷却介质
①冷却是淬火的关键工序，它关系到淬火质量的好坏，也是淬火工艺中较容易出现问题的环节，金属淬火后冷却过程对变形的影响也是很重要的一个原因。热油淬火比冷油淬火变形小，一般控制在90℃左右。在保证硬度的前提下，尽量采用油性介质，油性介质冷却速度较慢，而水性介质冷却速度相对快一些，而且水温变化对水性介质冷却特性影响较大。
②采用分级淬火能显著减少金属淬火时产牛的热应力和组织应力，是减少一些形状复杂零件的有效办法。这种淬火方法由于在马氏体转变前零件各部分温度已经趋于均匀，并在缓慢冷却条件下完成马氏体转变，这样不仅减小了淬火热应力，而且显著降低组织应力，因而有效地减小或预防止零件淬火变形。
③等温淬火也能显著减小零件变形，等温淬火与分级淬火的区别在于前者获得下贝氏体组织，由于下贝氏体组织的强度、硬度较高，而且韧性良好，比热容比马氏体的比热容小，组织转变时零件内外温度一致，故淬火组织应力也较小。等温淬火和分级淬火只能适用于尺寸较小的零件。
（3）正确掌握热处理操作方法
为了减小和控制热处理变形还必须正确掌握热处理操作方法。截面均匀冷却时，如细长轴类（丝锥、轴）垂直淬入，上下移动，也有垂直逐渐淬入并静止不动。截面不均匀冷却时，水平快速淬入或倾斜淬入，如厚薄不均零件，应将厚的部分先淬入。对于薄片应侧向进入，对带有孔和凹面零件，应将盲孔和凹面朝上淬入，以利于气泡排出。总之，要使零件各处冷速均匀，有些需要防护的零件做好淬火前保护。
三、已变形零件的挽救方法
尽管采取减少变形措施，但变形仍不可避免，因此进行补救是很必要的，常用的方法有冷校直和热校直。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压力机校正。如果金属在淬火冷却过程中，尚未冷却到马氏体开始转变温度点以下，此时零件塑性较好，进行加压校直效果良好，校直时加力应注意缓慢。



上述是贤集网小编为大家介绍的热处理工艺、热处理工艺的特点、热处理的操作规程、热处理的误区、热处理变形原因及其预防方法。这些知识您都掌握了吗？其实，热处理作用很大，能改善零件的力学性能，提高零件的强度和硬度，满足各种性能需要。在选择预防热处理过程中发生的一些问题的时候，应根据具体情况制定具体办法，许多办法都是源于实践，要反复试验才能探索规律。我们要重视现阶段的热处理技术，不断学习先进技术，同时发展自主创新，不断提高热处理零件的质量及合格率，为热处理发展做出贡献。

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