热处理(lǐ)是金属材料加工中非常重要的一步，热处理(lǐ)可(kě)以改变金属材料的物(wù)理(lǐ)和机械性质，提高其硬度、强度、韧性等性能(néng)。

為(wèi)了保证产品设计的结构是安全、可(kě)靠、经济和每个，结构工程师一般都需要了解材料的力學(xué)性能(néng)，根据设计要求和材料特性选择合适的热处理(lǐ)工艺，提高其性能(néng)和寿命。以下是金属材料相关的13种热处理(lǐ)工艺，希望对大家有(yǒu)帮助。

1. 退火

指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理(lǐ)工艺。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分(fēn)的均匀化，或為(wèi)后道热处理(lǐ)作好组织准备等。常见的退火工艺有(yǒu)再结晶退火，完全退火，球化退火，去应力退火等。

完全退火：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分(fēn)消除内应力完全退火适用(yòng)于含碳量（质量分(fēn)数）在0.8％以下的锻件或铸钢件。

球化退火：降低钢的硬度，改善切削性能(néng)，并為(wèi)以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用(yòng)于含碳量（质量分(fēn)数）大于0.8％的碳素钢和合金工具钢。

去应力退火：消除钢件焊接和冷校直时产生的内应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用(yòng)过程中发生变形，去应力退火适用(yòng)于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等。

2. 正火

指将钢材或钢件加热到Ac3或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理(lǐ)的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力學(xué)性能(néng)，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，為(wèi)后道热处理(lǐ)作好组织准备等。

3. 淬火

指将钢件加热到Ac3或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏體(tǐ)（或贝氏體(tǐ)）组织的热处理(lǐ)工艺。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏體(tǐ)组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，為(wèi)后道热处理(lǐ)作好组织准备等。

常见的淬火工艺有(yǒu)盐浴淬火，马氏體(tǐ)分(fēn)级淬火，贝氏體(tǐ)等温淬火，表面淬火和局部淬火等。

单液淬火：单液淬火只适用(yòng)于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用(yòng)盐水或水冷却；合金钢件选用(yòng)油冷却。

双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300~400ºC，然后移人油中冷却。

火焰表面淬火：火焰表面淬火适用(yòng)于单件或小(xiǎo)批生产、表面要求硬而耐磨，并能(néng)承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等。

表面感应淬火：经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而心部保持着较好的强度和韧性。表面感应淬火适用(yòng)于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。

4. 回火

指钢件经淬硬后，再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理(lǐ)工艺。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有(yǒu)高的硬度和耐磨性外，并具有(yǒu)所需要的塑性和韧性等。常见的回火工艺有(yǒu)：低温回火，中温回火，高温回火等。

低温回火：低温回火消除钢件因淬火而产生的内应力，多(duō)用(yòng)于切削刀(dāo)具、量具、模具、滚动轴承和渗碳零件等。

中温回火：中温回火使钢件获得较高的弹性、一定的韧性和硬度，一般用(yòng)于各类弹簧及热冲模等零件。

高温回火：高温回火使钢件获得较好的综合力學(xué)性能(néng)，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力，主要用(yòng)于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等。

5. 调质

指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理(lǐ)工艺。使用(yòng)于调质处理(lǐ)的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。

6. 化學(xué)热处理(lǐ)

指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化學(xué)成分(fēn)，组织和性能(néng)的热处理(lǐ)工艺。化學(xué)热处理(lǐ)的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。常见的化學(xué)热处理(lǐ)工艺有(yǒu)：渗碳，渗氮，碳氮共渗等。

渗碳：使表面具有(yǒu)高的硬度（HRC60～65）和耐磨性，而中心仍保持高的韧性，常用(yòng)于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等。

渗氮：提高钢件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性，常用(yòng)于重要的螺栓、螺母、销钉等零件。

碳氮共渗：提高钢件表层的硬度和耐磨性，适用(yòng)于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可(kě)用(yòng)于高速钢刀(dāo)具。

7. 固溶处理(lǐ)

指将合金加热到高温单相區(qū)恒温保持，使过剩相充分(fēn)溶解到固溶體(tǐ)中后快速冷却，以得到过饱和固溶體(tǐ)的热处理(lǐ)工艺。固溶处理(lǐ)的目的：主要是改善钢和合金的塑性和韧性，為(wèi)沉淀硬化处理(lǐ)作好准备等。

8. 沉淀硬化（析出强化）

指金属在过饱和固溶體(tǐ)中溶质原子偏聚區(qū)和（或）由之脱溶出微粒弥散分(fēn)布于基體(tǐ)中而导致硬化的一种热处理(lǐ)工艺。如奥氏體(tǐ)沉淀不锈钢在固溶处理(lǐ)后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理(lǐ)，可(kě)获得很(hěn)高的强度。

9. 时效处理(lǐ)

指合金工件经固溶处理(lǐ)，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能(néng)，形状，尺寸随时间而变化的热处理(lǐ)工艺。

若采用(yòng)将工件加热到较高温度，并较長(cháng)时间进行时效处理(lǐ)的时效处理(lǐ)工艺，称為(wèi)人工时效处理(lǐ)；若将工件放置在室温或自然条件下長(cháng)时间存放而发生的时效现象，称為(wèi)自然时效处理(lǐ)。时效处理(lǐ)的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能(néng)等。

10. 淬透性

指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分(fēn)布的特性。钢材淬透性好与差，常用(yòng)淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大，则钢的淬透性越好。钢的淬透性主要取决于它的化學(xué)成分(fēn)，特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加热温度和保温时间等因素有(yǒu)关。淬透性好的钢材，可(kě)使钢件整个截面获得均匀一致的力學(xué)性能(néng)以及可(kě)选用(yòng)钢件淬火应力小(xiǎo)的淬火剂，以减少变形和开裂。

11. 临界直径（临界淬透直径）

临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏體(tǐ)或50%马氏體(tǐ)组织时的最大直径，一些钢的临界直径一般可(kě)以通过油中或水中的淬透性试验来获得。

12. 二次硬化

某些铁碳合金（如高速钢）须经多(duō)次回火后，才进一步提高其硬度。这种硬化现象，称為(wèi)二次硬化，它是由于特殊碳化物(wù)析出和（或）由于参与奥氏體(tǐ)转变為(wèi)马氏體(tǐ)或贝氏體(tǐ)所致。

13. 回火脆性

指淬火钢在某些温度區(qū)间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度區(qū)间的脆化现象。回火脆性可(kě)分(fēn)為(wèi)第一类回火脆性和第二类回火脆性。

第一类回火脆性又(yòu)称不可(kě)逆回火脆性，主要发生在回火温度為(wèi)250～400℃时，在重新(xīn)加热脆性消失后，重复在此區(qū)间回火，不再发生脆性；

第二类回火脆性又(yòu)称可(kě)逆回火脆性，发生的温度在400～650℃，当重新(xīn)加热脆性消失后，应迅速冷却，不能(néng)在400～650℃區(qū)间長(cháng)时间停留或缓冷，否则会再次发生催化现象。

回火脆性的发生与钢中所含合金元素有(yǒu)关，如锰，铬，硅，镍会产生回火脆性倾向，而钼，钨有(yǒu)减弱回火脆性倾向。

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