化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可获得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。常用的化学热处理方法包括：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、硫氮共渗、渗硼、硼氮共渗、渗铝、渗铬、渗硅、渗锌、盐浴渗金属等。各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。(1)分解 &n

由于球状石墨对基体的割裂作用小，所以通过热处理可以改变球墨铸铁的基体组织，从而提高其力学性能。球墨铸铁的热处理与钢的相似，常用的热处理工艺有以下几种：(1)退火  退火的目的是获得塑性好的铁素体基体，以改善切削性能和消除铸造应力。球墨铸铁的退火工艺有高温退火和低温退火两种。高温退火适用于原始铸态组织中存在渗碳体的铸件，其工艺为：将铸件加热至900~950℃，保温2～5h，随炉缓冷至600℃左右出炉空冷；低温退火适用于原始铸态组织中无渗碳体时，其工艺为：将铸件加热至720~760℃，保温3~6h，

1)对于要求表面高硬度、高耐磨性和心部高强韧性的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。2)对渗碳层的要求：一般渗碳层厚度为0.8~1. 5mm，当压制含硬质填料的塑料时，模具渗碳层厚度应为1.3~1. 5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1. 2mm。渗碳层的w(C)为0.7%~1.0%时为佳。渗层不允许有粗大未溶的碳化物、网状碳化物、晶界内氧化等缺陷。若采用碳氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。3)渗碳温度一般在900~920℃，保温时间为5~10h，具体应根据

用热处理方法提高灰铸铁力学性能的效果不大。因为灰铸铁中的片状石墨起到了隔热的作用，使得灰铸铁的导热性很差，热处理只能改变灰铸铁表面层的基体组织，不能改变灰铸铁件的内部基体组织，以及石墨的形态与分布。因此灰铸铁热处理主要是为了减少铸件的内应力，提高表面的硬度和耐磨性。灰铸铁常用的热处理方法有下面几种：1．去应力退火一些形状复杂和要求尺寸稳定性高的零件，如机床床身、柴油机缸体等，为减少变形和防止开裂，保证尺寸稳定，必须进行消除内应力的退火，又称人工时效。去应力退火的工艺是：将铸件加热到500~600℃，保温一段时间，然

冷作模具只有通过合适的热处理工艺才能达到使用性能要求。冷作模具常用的基本热处理工序包括正火、退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等。(1)正火  消除或改善模具毛坯料的各种组织缺陷，获得最利于切削加工的组织与硬度，改善组织，细化晶粒，为后续热处理作好组织准备。(2)退火  冷作模具钢常用的退火工艺主要有以下三种：完全退火、球化退火、去应力退火。(3)调质  对于形状复杂、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要进行强化处理（氮化）的模具，调质应安排在粗加工之后

2Cr13、3Cr13、4Cr13属中碳高铬型耐蚀马氏体不锈钢。常用的热处理工艺有软化处理、调质处理和淬火+回火等。(1)软化处理  由于该类钢的淬透性好，钢经锻轧后在空冷条件下也会获得马氏体组织，所以这类钢在锻轧后应缓慢冷却，并要及时进行软化处理。软化处理有两种方法：第一是进行高温回火，将锻轧件加热至700~ 800℃保温2～6h后空冷，使马氏体转变为回火索氏体；第二可采用完全退火，将锻轧件加热至840~ 900℃保温2～4h后，以≤25℃/h冷却至600℃后再空冷。经过软化处理后，2C

钢铁零件的氧化过程是在一般的氧化性气体介质（如空气）中进行的，炉内气氛中的O2、CO2和水蒸气等均是氧化脱碳性强的气体，它们一般按下列化学反应进行，使钢铁的表面被氧化，即钢在氧化性气氛中加热，在零件的表面将产生氧化物，化学分析表明氧化层从表到里依次为Fe2O3、Fe3O4、FeO，其形成的机理为表面的氧气含量高，与铁强烈作用生成Fe2O3，中间部分为Fe3O4，内层形成了氧含量较低的FeO，另外随着炉内氧含量的增加和加热温度的提高，氧化层的厚度会不断增加，因此在实际钢铁零件的热处理过程中，确保要炉内为中性或还原性气

马氏体时效硬化型热作模具钢的含碳量低，一般w(C)约为0.2%。我国研制的2Cr3Mo2NiVSi（代号PH）钢，是典型的析出沉淀硬化型热作模具钢。其特点是制作的模具在淬火和较低温度回火(≤400℃)后，硬度为40HRC，组织为板条状马氏体，具有良好的韧性和可加工性，加工后可直接使用。在使用过程中模具表面受热，析出碳化物，导致二次硬化，硬度可达48HRC，而模具心部组织未发生转变。这种热作模具同时具有表层所需的高温强度、硬度和心部的高韧性。由于模具的机加工成形是在热处理淬火回火之后进行的，从而避免了热处理变形

钢铁零件的热处理的本质是通过对零件的加热、保温和冷却，使获得的组织、硬度和力学性能等技术指标能够满足其设计和使用要求，因此基本的热处理工艺参数为温度、时间与介质等，加热与加热介质是一个不可分割的整体，它们对零件的热处理质量和技术指标有直接的影响，系统而言，任何零件的加热必须在热处理设备中进行，发热体产生的热量是通过辐射、对流和辐射来加热零件的，在一定的温度和时间内零件整体或局部均匀加热后获得均匀一致的组织或消除应力等，是完成零件热处理的前提和基础，因此加热过程和加热用介质是热处理工艺方法选择上要重点考虑的问题。为完

钢铁零件热处理后质量的检查是必不可少的，这是确保零件获得要求的前提和基础，事实证明零件使用寿命的高低与质量密切相关，对零件热处理后技术指标的检测通常包括以下几个方面：表面和内部硬度；组织形态或结构；变形；表面硬化层深度或渗层深度；脆性；晶粒度；表面氧化与脱碳；抗拉强度；外部和内部缺陷等，具体零件的要求，在检验规程中确定必要的检验项目，在热处理过程中严格把关，则可对热处理的质量控制起到良好的作用。就是利用射线、超声、电磁和渗透等物理的方法，研究零件内部状态的检测技术，该类包括缺陷检测和热处理质量检测。(1)射线检测利

热处理的检测设备中，对生产过程中的内部组织和表面状态的控制和检测采用金相显微镜（如XJB-200型），可以判断有无氧化脱碳，晶粒度的大小，渗层深浅，显微组织分析，进行失效分析以及有无缺陷等检测；对冲击韧性的检测采用冲击试验机进行，可以获得材料的动态性能的试验方法，它是对材料使用中至关重要的脆性倾向问题和材料冶金质量、内部缺陷等非常方便的检查方法，在产品质量检验、产品设计和科研工作中得到了广泛的应用，习惯上用冲击值表示材料抵抗载荷能力的大小；疲劳试验机用于研究零件在交变载荷作用下断裂的能力，由于失效的机器零件约有80

钢铁零件的热处理包括加热、保温和冷却等基本过程，在冷却过程中和加热不当均有可能形成热处理裂纹。例如零件的加热速度过快、表面增碳或脱碳、过热和过烧等则容易引起零件表面与内部组织应力的不同，会出现表面热处理裂纹的出现。另外钢铁零件结构设计不合理、材料选用不当、加热和冷却的温度控制不正确、冷却介质不合适以及操作失误等同样有热处理裂纹等缺陷的发生，常见的热处理淬火裂纹基本类型有以下几种：  (1)纵向裂纹又称轴向裂纹，它发生在完全淬透的工件上，是由于表面产生的切向拉应力比轴向拉应力大，超过了该区域的断裂

真空热处理是指将零件在真空状态下，进行加热、保温和冷却的工艺方法。是随着航天技术的发展而迅速发展起来的新技术，也是近几十年来在热处理设备中具有前途的一种，它可替换盐浴炉、电阻炉和燃气炉。真空炉是依据电极的辐射作用实现对工件的加热的，辐射加热速度比较慢，因此工件的内外加热较为均匀，工件的变形小。由于真空炉内气压很低，氧气的含量对工件的铁元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空炉加热过程中出现氧化和脱碳现象的发生，保持了工件表面的原始状态，工件清洁和光亮。 真空炉不仅用于普通的工件的淬火、回火、退火和正火．而且

零件热处理淬火后，在油中后冷却将黏附有残油、盐渣以及其他污物等，一般采用碱性3%～5%的水溶液清洗，可以去掉零件的表面的附着物，一般清洗设备有清洗槽和清洗机两类。(1)清洗槽该槽的结构形式与淬火槽相似，为了增加清洗的效果，槽内有加热器装置，清洗液被加热后进行零件的清洗。为确保清洗的效果，要求确保清洗液的成分和温度应符合要求，要定期地更换和清理底部的脏物，捞去漂浮的油物等，确保零件表面的清洁。清洗槽的工作环境差，但清洗效果好，尤其是对在硝盐、低温分级盐浴等淬火的零件具有明显的作用，对于盐浴淬火的零件要在清洗槽内煮沸，

电阻炉是热处理过程中占有较大比重的热处理加热设备，因此其应用十分广泛。根据作业的工作方式，分为周期性作业炉和连续性作业炉两种，电阻炉是用电阻发热体供热的一类设备，靠电热元件（作成螺旋状）的热辐射或对流等来加热零件，电阻炉是以电为热源，通过炉内布置的电热元件将电能转化为热能来进行零件的加热的，国产电阻炉的编号采用汉语拼音+阿拉伯数字来表示，编号的一般格式为前面有三个汉语拼音字母，后面为两组数字。第一个字母R代表电阻炉，第二个字母表示设备的特点（J-加热，Y-盐浴，Q-气体渗或保护气等），第三个字母表示炉膛的形式（X-

奥氏体型热作模具钢的优点是在任何状态下均能保持奥氏体组织，固溶时效后在700~800℃仍保持较高的强度、硬度和耐磨性。缺点是易产生冷加工硬化，机加工较困难，线膨胀系数大、导热性差，降低了钢的热疲劳性能，不适用于强水冷的模具。5Mn15Cr8Ni5Mo3V（代号5Mn15）、7Mn10Cr8Ni10Mo3V2（代号7Mn10）钢属于高锰系奥氏体型热作模具钢，适于制作使用温度高于700℃而低于900℃、工作应力较高、形状简单的模具，如钢件挤压模、高温合金挤压模、铜合金挤压模、粉末烧结模等。Cr14Ni25Co2V、4C

真空炉在我国的发展时间不长，由于生产成本高和一次性投资大，因此其应用的范围也受到一定的限制，在国外工业发达国家真空炉的数量在23%以上，与可控气氛炉基本相当，其发展的进度很快，机械化程度和工艺水平更高，几乎可以实现金属材料的全部热处理工艺，如淬火、回火、退火、渗碳、氮化、渗金属等热处理工艺，完成气淬、油淬、硝盐淬和水淬等淬火处理。对工模具钢而言，在真空炉内加热时，减少了辐射换热，加热的速度缓慢，零件的各部分受热均匀，因此变形量很小。冷却后的零件表面处于压应力状态，故零件具有良好的综合作用，疲劳强度和抗拉强度明显提高

热处理设备是完成零件的热处理操作的重要工艺装备，随着对零件技术要求的提高，对设备的性能和技术指标有了更严格的规定，首先热处理设备要确保工艺参数的实现，其次要求操作简单、减轻体力劳动、易于机械化或自动化、生产效率高，再次要求节能降耗、环保。这些是我们选择设备和使用设备进行零件的热处理必须要考虑和思考的问题。热处理设备的种类很多，根据零件材料和设计要求，应根据具体的热处理特点来选用相应的设备。一般而言热处理设备是由加热设备、冷却设备、辅助设备、常用测温仪表等几大部分组成的，因此热处理设备是一个零件热处理系统的总称，它们

热处理加热（回火）设备是完成零件热处理的最关键的装备，根据特点可分为加热炉和加热装置两类，加热炉通常包括电阻炉、盐浴炉、燃料炉、真空炉、流动粒子炉等，加热装置有电阻加热、电接触加热、感应加热、火焰加热、激光加热、电子束加热、离子注入等，下面主要介绍常用的热处理加热设备，便于操作者在进行零件热处理时参考。加热设备的类型很多，各自具有不同的加热方式，可从不同的角度和特点分类，根据零件的热处理要求，选择符合技术要求的加热设备，加热设备和回火设备的最大区别在于温度不同，因此回火设备的最高使用温度不超过750℃。①按照加热源

随着科学技术的飞速发展，零件的热处理设备和工艺水平也得到了很大的改进和提高。许多新型的热处理炉得到研制和开发，为零件的热处理提供了技术上的保障，同时也为某些特殊要求的工艺奠定了良好的基础。零件热处理的目的是确保零件满足工作要求、具有高的使用寿命、节约材料和能源、经济环保等，因此应围绕着这几个方面进行分析和探讨相关的设备和工艺。(1)无氧化脱碳的加热技术零件的加热离不开加热设备和加热介质，热的传递方式有传导、对流和辐射，根据不同的设备则加热传导有所差异，目前热处理设备种类齐全，从燃料炉、空气炉到盐浴炉、可控气氛炉、流