钢铁材料的一般热处理工艺

名称

热处理过程

热处理目的

1.退 火

将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温

①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工

②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备

③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂

退

火

类

别

(1)完全退火

将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900ºC)以上30—50ºC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)

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

(2)球化退火

将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷

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

(3)去应力退火

将钢件加热到500～650ºC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)

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过程中发生变形

去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等

2.正火

将钢件加热到临界温度以上40～60ºC，保温一定时间，然后在空气中冷却

①改善组织结构和切削加工性能

②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为终热处理

③消除内应力

3. 淬火

将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却

①使钢件获得较高的硬度和耐磨性

②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等

淬

火

类

别

(1)单液淬火

将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却

单液淬火只适用于形状比较简单，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，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却

(2)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

(3)火焰表面淬火

用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能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

(4)表面感应淬

火

将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一l0min)到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。

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。

表面感应淬火适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件

 4.回火

将淬火后的钢件加热到临界温度以下，保温一段时间，然后在空气或油中冷却

回火是紧接着淬火以后进行的，也是热处理的后一道工序

①获得所需的力学性能。在通常情况下，零件淬火后的强度和硬度有很大提高，但塑性和韧性却有明显降低，而零件的实际工作条件要求有良好的强度和韧性。选择适当的回火温度进行回火后，可以获得所需的力学性能

②稳定组织，稳定尺寸

③消除内应力

(1)低温回火

将淬硬的钢件加热到150-50ºC,并在这个温度保温一定时间，然后在空气中冷却,低温回火多用于切削刀具、量具、模具、滚动轴承和渗碳零件等

消除钢件因淬火而产生的内应力

类

别

(1)中温回火

将淬火的钢件加热到350～450％，经保温一段时间冷却下来,一般用于各类弹簧及热冲模等零件

使钢件获得较高的弹性、一定的韧性和硬度

(1)高温回火

将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等

使钢件获得较好的综合力学性能，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

5.调质

将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的

细化晶粒，使钢件获得较高韧性和足够的强度，使其具有良好的综合力学性能

  6.

时

 效 

处 

理

(1)人工时效

将经过淬火的钢件加热到100～160℃，经过长时间的保温，随后冷却

消除内应力，减少零件变形，稳定尺寸，对精度要求较高的零件更为重要

(2)自然时效

将铸件放在露天；钢件(如长轴、丝杠等)放在海水中或长期悬吊或轻轻敲打 要经自然时效的零件，好先进行粗加工

7.化学热处理

将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能

化

学

热

处

理

(1)钢渗的碳

将碳原子渗入钢件表层常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等

使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性

(2)钢渗的氮

将氮原子渗入钢件表层

常用于重要的螺栓、螺母、销钉等零件

提高钢件表层的硬度、耐磨性、

耐蚀性

类

别

(3)钢的氰化

将碳和氮原子同时渗人到钢件表层适用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可用于高速钢刀具

提高钢件表层的硬度和耐磨性

8.发黑

将金属零件放在很浓的碱和氧化剂溶液中加热氧化，使金属零件表面生成一层带有磁性的四氧化三铁薄膜常用于低碳钢、低碳合金工具钢

由于材料和其他因素的影响，发黑层的薄膜颜色有蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等，其厚度为0.6～0.8µm

防锈、增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力