將金屬工件放入含有某種活性原子的化學介質中，通過加熱使介質中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學熱處理。和表面淬火不同，化學熱處理后的工件表面不僅有組織的變化，而且也有化學成分的變化。可以說，鋼的化學熱處理就是改變鋼的表層化學成分和性能的一種熱處理工藝。化學熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，心部在具有良好的塑性和韌性的同時，還可獲得較高的強度。通過適當的化學熱處理還可使鋼件表層具有減摩、耐腐蝕等特殊性能。因此，化學熱處理工藝已

高溫形變熱處理是將鋼加熱至Ac3以上，在穩定的奧氏體溫度范圍內進行變形，然后立即淬火，使之發生馬氏體轉變并回火得到所需要性能的熱處理工藝（見圖1）。由于形變溫度遠高于鋼的再結晶溫度，形變強化效果易于被高溫再結晶所削弱，故應嚴格控制形變后至淬火前的停留時間，形變后要立即淬火冷卻。高溫形變熱處理和一般熱處理相比，在提高鋼的抗拉強度和屈服強度的同時，還能改善鋼的塑性和韌性。圖1   高溫形變熱處理工藝過程示意圖高溫形變熱處理適用于一般碳素鋼、低合金鋼結構零件以及機械加工量不大的鍛件或軋材，如連桿、曲軸、彈簧、葉

球墨鑄鐵的力學性能主要取決于金屬基體，通過熱處理控制奧氏體化溫度、保溫時間和冷卻條件可以改變奧氏體及其轉變產物碳的質量分數，從而可以顯著改善球墨鑄鐵的力學性能。在熱處理過程中，石墨作為球墨鑄鐵中的一個相，也參與相變過程。石墨的存在相當于一個儲碳庫，形成鐵素體球墨鑄鐵時，碳全部或大部分集中于石墨這個儲碳庫中。球墨鑄鐵熱處理加熱時，球狀石墨表面的碳有部分溶入奧氏體，供應必要的碳量。控制加熱溫度可以控制奧氏體中含碳量，從而可以得到低碳馬氏體或者高碳馬氏體。奧氏體化后的球墨鑄鐵在Ar1以下緩慢冷卻時析出石墨，或沉積在原來石

球墨鑄鐵退火熱處理工藝包括消除內應力退火、高溫退火和低溫退火三種。球墨鑄鐵消除內應力退火一般是以75～100℃/h的速度加熱到500~ 600℃，根據鑄件壁厚可按每25mm保溫1h來計算，而后空冷。這種方法消除鑄件90%~95%的應力，可提高鑄件的塑性及韌性，但組織并沒有發生明顯改變。高溫退火是將鑄件加熱到900~ 950℃，保溫1～4h，進行第一階段石墨化，然后爐冷至720~780℃，保溫2~8h，進行第二階段石墨化。如果在900~950℃保溫后爐冷至600℃空冷，則由于第二階段石墨化沒有進行，將得到珠光體球墨鑄

將低碳鋼件放入滲碳介質中，在900~950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳滲層的工藝方法叫做滲碳。齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機器零件經過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。而心部仍保持低碳含量，具有良好的塑性和韌性。因此，滲碳可使同一材料制作的機器零件兼有高碳鋼和低碳鋼的性能，從而使這些零件既能承受磨損和較高的表面接觸應力，同時又能承受彎曲應力及沖擊載荷的作用。根據滲碳劑的不同，滲碳方法有固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。常用的是前兩種，

白口鑄鐵件具有大量的萊氏體（奧氏體和滲碳體的共晶體，奧氏體在低溫下會發生分解）和條狀滲碳體，經長時間退火，此種白口鑄鐵件組織會轉變為鐵素體+球狀石墨（白心）或珠光體+球狀石墨（黑心）。經過這種處理后的鑄鐵稱為可鍛鑄鐵。可鍛鑄鐵常用的熱處理方式有退火、淬火及回火等。種類工藝規范目的適用范圍退火1、加熱到900-970℃保溫，加熱過程中石墨形核，高溫保溫后大塊碳化物消失2、高溫保溫后迅速冷至725-740℃保溫，進行第一階段石墨化3、第一階段石墨化后，還冷到鑄鐵相變點以下進行第二階段石墨化，在2-17℃/h冷速下形成完

低溫形變熱處理是將鋼加熱至奧氏體狀態，迅速冷卻至Ac1點以下、Ms點以上過冷奧氏體亞穩溫度范圍進行大量塑性變形，然后立即淬火并回火獲得所需要的性能的熱處理工藝。塑性變形可采用鍛造、軋制或拉拔等加工方法。該工藝僅適用于珠光體轉變區和貝氏體轉變區之間( 400~550℃)有很長孕育期的某些合金鋼。在該溫度區間進行變形可防止珠光體或貝氏體相變。低溫形變熱處理在鋼的塑性和韌性不降低或降低不多的情況下，可以顯著提高鋼的強度和疲勞極限，提高鋼抗磨損性和耐回火性。低溫形變熱處理比高溫形變熱處理具有更高的強化效果，且塑性并不降低。

1、冷作模具鋼的化學成分 模具鋼是用于制造模具的鋼種。根據工作條件的不同，模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼等。冷作模具鋼是指用于制造在冷態下變形或分離的模具的鋼，如沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模和滾絲模等。由于冷作模具在工作時，刃口部位承受很大的壓力、彎曲力和沖擊力，模具與坯料之間有強烈的摩擦，因此，冷作模具鋼的性能要求與刃具鋼相似，要求具有高強度、高硬度、足夠的韌性和良好的耐磨性。對于高精度的模具，要求其熱處理變形小，以保證模具的加工精度，大型模具還要求具有良好的淬透性。冷作模具鋼的化學成分

鋼經淬火后，其內部組織是不穩定的，在不同的回火溫度下，將發生不同的組織轉變，如馬氏體的分解，碳化物的析出、聚集和長大，殘留奧氏體的分解及α相的再結晶等，合金元素對這些轉變都會產生影響。(1)提高淬火鋼的耐回火性  耐回火性是指淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力。不同的鋼在相同溫度回火后，強度、硬度下降少的，其耐回火性較高。由于合金元素溶人馬氏體，使原子擴散速度減慢，因而在回火過程中馬氏體不易分解，碳化物不易析出，析出后也較難聚集長大，特別是強碳化物形成元素，使合金鋼在相同溫度回火后強度、硬

銹鋼按化學成分分為鉻不銹鋼、鎳鉻不銹鋼、鉻錳不銹鋼等。按正火狀態的金相組織分為馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼五種類型。常用的不銹鋼的牌號、熱處理、性能等描述如下：(1)鐵素體型不銹鋼  常用的鐵素體型不銹鋼中，Wc<0.15%，WCr=12%~30%，屬于鉻不銹鋼。鉻是縮小奧氏體相區的元素，17%的鉻可使相圖中的奧氏體相區消失，獲得單相的鐵素體組織，即使將鋼從室溫加熱到高溫(960~1100℃)，其組織也無顯著變化。其耐大氣與耐酸能

低合金刃具鋼的熱處理工藝與碳素工具鋼基本相同，但淬火變形、淬火開裂傾向較小。刃具熱處理包括預備熱處理（球化退火）和最終熱處理（淬火和低溫回火）。由于低合金刃具鋼屬于過共析鋼，鋼中碳化物較多，一般要進行鍛造來改善碳化物的分布，但鍛造后硬度較高，難于切削加工，故鍛后應進行球化退火。低合金刃具鋼的最終熱處理為淬火和低溫回火。由于加入了合金元素，低合金刃具鋼的淬透性較好，淬火可采用油淬或分級淬火，有效地減小了淬火應力和淬火變形。淬火和低溫回火后的組織為細的回火馬氏體、碳化物顆粒和少量殘留奧氏體，硬度可達60HRC以上。

在實際生產中，由于灰鑄鐵本身力學性能比較低，通常只用于一些支承與減摩零件，一般以退火處理為主，為了提高強度與耐磨性，可以采用正火處理與表面熱處理等方法。在灰鑄鐵生產中僅采用以下幾種熱處理方法。1．消除鑄造應力的低溫退火當形狀復雜且壁厚不均勻的鑄件澆注后冷卻時，因各部分的冷卻速度不同，往往形成很大的殘留內應力。這不僅要降低鑄件的強度，而且在切削加工后，因應力重新分布會引起鑄件變形，對精度要求較高的復雜鑄件，在切削加工前，應進行消除應力的低溫退火。這種退火方法有時也稱為時效。熱處理工藝是將鑄件以60~100℃/h的速度

由于合金滲碳鋼的碳的質量分數低，生產中常將低、中淬透性的合金滲碳鋼在鍛造之后進行正火熱處理以提高硬度，改善可加工性；對于高淬透性的合金滲碳鋼，可將零件在鍛造之后進行一次空冷淬火，再于650℃左右進行高溫回火熱處理，得到回火索氏體組織以利于切削加工。為保證零件表面具有高的硬度和耐磨性，一般應在滲碳后進行直接淬火或一次淬火及低溫回火熱處理。熱處理后零件表層獲得高硬度和高耐磨性的回火合金馬氏體和合金碳化物組織，表面硬度一般為58~64HRC。心部組織和硬度由合金滲碳鋼的淬透性和尺寸而定，心部若淬透，回火后為低碳回火合金馬

對于承受交變應力、對綜合力學性能要求較高的球墨鑄鐵件，如連桿、曲柄等可采用調質熱處理。淬火加熱溫度為880~920℃，保溫后一般采用油淬火得到細片馬氏體，再經550~600℃回火，其組織為回火索氏體加球狀石墨，調質熱處理后不僅強度高，抗拉強度可達800~ 1000MPa，而且塑性、韌性比正火狀態好，但僅適用于小型鑄件，尺寸過大時，內部淬不透，調質效果不好。球墨鑄鐵淬火后硬度可達到58~60HRC，但脆性大，必須進行回火，球墨鑄鐵的回火也分為低溫回火(140~250℃)、中溫回火(350~500℃)和高溫回火(500

根據彈簧的尺寸的不同，成形與熱處理方法也有所不同。1)熱成形彈簧的熱處理。線徑或板厚大于10mm的螺旋彈簧或板彈簧，往往在熱態下成形。板彈簧多數是將熱成形和熱處理結合進行的，即利用熱成形后的余熱進行淬火，然后再進行中溫回火。螺旋彈簧則大多是在熱成形結束后，再重新進行淬火和中溫回火處理。中溫回火后獲得回火托氏體組織，具有高的彈性極限與疲勞強度，硬度為38~50HRC（以42～48HRC最常用）。2)冷成形彈簧的熱處理。對于線徑或板厚小于8mm的彈簧，常用冷拉彈簧鋼絲或冷軋彈簧鋼帶在冷態下制成。冷拉彈簧鋼絲一般以熱處理

高速工具鋼中含有大量的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素，當加熱溶入奧氏體時，使碳在γ-Fe中的最大固溶度點E顯著左移，因此高速工具鋼鑄態組織中出現了萊氏體組織，屬萊氏體鋼。高速工具鋼的鑄態組織共晶碳化物呈魚骨狀分布。魚骨狀的共晶碳化物硬而脆，不能用熱處理方法去除，必須通過高溫軋制和鍛壓的方法將其粉碎并使其重新分布。不經鍛壓的高速工具鋼，將使刃具的強度、硬度、耐磨性、熱硬性下降，淬火時易變形和開裂，使用時容易崩刃和磨損。因此高速工具鋼在出廠時應規定級別，檢驗碳化物分布的不均勻度。1)高速工具鋼的退火。由于高速工具鋼的奧氏體穩

目前氮碳共滲的零件數量日益增多，氮碳共滲適用于多種材料，包括純鐵、Q235-B鋼、滲碳鋼、中碳結構鋼、專用滲氮鋼、工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵與冷激鑄鐵、鐵基粉末冶金件、陶瓷、硬質合金等，由于共滲后的零件具有高的硬度、高的疲勞強度、良好的耐磨性、高的抗腐蝕性與抗咬合性等，另外具有變形小、成本低等。目前氮碳共滲的零件數量日益增多，氮碳共滲適用于多種材料，包括純鐵、Q235-B鋼、滲碳鋼、中碳結構鋼、專用滲氮鋼、工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鑄鐵與冷激鑄鐵、鐵基粉末冶金件、陶瓷、硬質合金等，由于共滲后的零件具

滲氮工件的加工工藝路線一般是：鍛造→退火（或正火加高溫回火）→阻加工→調質→半精加工→（去應力）→精加工→滲氮→精研（磨）。由工藝路線可見，滲氮前的預備熱處理包括了退火（或正火加高溫回火）、調質和去應力處理，這些工序都是為了滲氮而做準備的，因為工件滲氮后基本上不再進行加工。退火和正火的目的是為了細化組織，改善可加工性，消除內應力，并為調質做好組織準備。調質處理是一道重要的預備熱處理工序，目的是為了獲得均勻而細小的索氏體組織，它不僅使工件

根據圖樣或加工工藝的要求，工件的某些部位不需要滲氮。因此，在滲氮之前，必須對非滲氮面進行保護。常用的保護方法有以下幾種：(1)涂料法。在非滲氮面涂覆防滲氮涂料，將滲氮介質與工件表面隔離，阻止氮的滲入。防滲氮涂料應具有防滲效果好、對工件無腐蝕、滲氮后易于清除等特點。常用防滲氮涂料由80%~90%（質量分數）水玻璃和10%~20%（質量分數）石墨粉組成。防滲氮面在涂覆前應清理干凈，然后加熱到60~80℃，再均勻涂覆，涂層厚度為0.6~1. 0mm，涂覆后在90～130℃下烘干或自然干燥。防滲氮涂料使用時應隨配隨用。(2

鋼件淬火過程中，由于鋼件截面各部分冷卻速度不同，而造成溫度的差異，引起鋼件的體積收縮的不均勻，從而導致熱應力的形成。如果熱應力超過鋼件的屈服極限時，就會造成鋼件的塑性變形。熱應力所引起的變形，往往使鋼件趨向“腰鼓”形狀，即直徑脹大而長度縮小。鋼件淬火時，鋼從高溫進行急劇冷卻，鋼的表層要比其內部的冷卻速度快而發生較激烈的收縮。鋼件內部由于冷卻較慢，其收縮則較小，從而內部的阻礙則承受拉應力作用。此時，當拉應力超過其高溫屈服強度時，表層即可發生塑性滑移變形。假定外層溫度比心部低△T，鋼件直徑為D，