熱處理術語:
金屬:壹種不透明的物質，具有良好的導熱性和導電性，電導率隨溫度升高而降低，富有延展性和延展性。金屬中原子規則排列的固體(即晶體)。
合金:由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成的物質，具有金屬特性。
相:合金中具有相同成分、結構和性質的成分。
固溶體:是壹種固體金屬晶體，其中壹種(或幾種)成分的原子(化合物)溶解到另壹種成分的晶格中，同時仍保持另壹種成分的晶格類型。固溶體可分為間隙固溶體和置換固溶體。
固溶體強化:由於溶質原子進入溶劑晶格的間隙或節點，晶格發生畸變，固溶體的硬度和強度增加。這種現象稱為固溶強化。
化合物:通過合金成分之間的化學結合，生成具有金屬性質的新的晶體固體結構。
機械混合物:由兩種晶體結構組成的合金成分。雖然是雙面晶體，但卻是具有獨立力學性質的元件。
鐵素體:碳在α-Fe(具有體心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。
奧氏體:碳在g-Fe(面心立方結構的鐵)中的間隙固溶體。
滲碳體:由碳和鐵形成的穩定化合物(Fe3c)。
珠光體:鐵素體和滲碳體的機械混合物(F+Fe3c含碳0.8%)。
萊氏體:滲碳體和奧氏體的機械混合物(含碳4.3%)
金屬熱處理是機械制造中的重要工序之壹。與其他加工技術相比，熱處理壹般不改變工件的形狀和整體化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織或改變工件表面的化學成分來賦予或改善工件的工作性能。其特點是提高工件的內在質量，壹般肉眼是看不到的。
為了使金屬工件具有所需的機械性能、物理性能和化學性能，除了合理選擇材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼是機械工業中應用最廣泛的材料，其顯微組織復雜，可以通過熱處理來控制，所以鋼的熱處理是金屬熱處理的主要內容。此外，鋁、銅、鎂、鈦及其合金也可以通過熱處理改變其機械、物理和化學性質，從而獲得不同的性能。
在從石器時代到青銅時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸被人們所認識。早在公元前770年~公元前222年，中國人民就在生產實踐中發現，銅和鐵的性質會因溫度和壓力變形的影響而發生變化。白口鑄鐵的軟化處理是制造農具的重要工序。
公元前6世紀，逐漸采用鋼制武器。為了提高鋼的硬度，淬火工藝得到了迅速發展。中國河北易縣燕下渡出土的兩把劍和壹把戟，顯微組織中有馬氏體，說明經過淬火處理。
隨著淬火技術的發展，人們逐漸發現淬火劑對淬火質量的影響。三國時的舒曼濮院，曾在陜西這個斜谷為諸葛亮做了三千刀。相傳他派人到成都取水淬水。這說明中國古代重視不同水質的冷卻能力，也重視油和尿的冷卻能力。我國出土的西漢(公元前206年-公元24年)鐘山王靜墓中的劍，劍心含碳量為0.15-0.4%，而表面含碳量大於0.6%，說明已經應用了滲碳技術。但當時作為個人“手藝”秘密，拒絕傳播，所以發展緩慢。
1863年，英國的金相學家和地質學家在顯微鏡下展示了鋼的六種不同的金相組織，證明了鋼的內部結構在加熱和冷卻時會發生變化，鋼中的高溫相在快速冷卻時會轉變為更硬的相。法國人奧斯蒙德建立的鐵異構理論和英國人奧斯汀首先制定的鐵碳相圖，為現代熱處理技術奠定了理論基礎。同時，人們還研究了金屬熱處理加熱過程中金屬的保護方法，以避免金屬在加熱過程中氧化脫碳。
從1850到1880，有壹系列關於各種氣體(如氫氣、煤氣、壹氧化碳等)應用的專利。)進行保護性加熱。從1889到1890，英國萊克獲得了多種金屬的光亮熱處理專利。
20世紀以來，隨著金屬物理的發展以及其他新技術的移植和應用，金屬熱處理工藝得到了很大的發展。壹個顯著的進步是1901 ~ 1925，在工業生產中使用轉底爐進行氣體滲碳；露點電位器出現在20世紀30年代，使爐內氣氛碳勢可控。後來，通過使用二氧化碳紅外儀器和氧探針，開發了進壹步控制爐內氣氛中碳勢的方法。20世紀60年代，等離子場用於熱處理技術，離子滲氮和滲碳工藝得到發展。隨著激光和電子束技術的應用，金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。
金屬熱處理技術
熱處理過程壹般包括加熱、保溫和冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程是相互關聯和不間斷的。
加熱是熱處理的重要過程之壹。金屬熱處理有多種加熱方式。最早是用木炭和煤作為熱源，後來應用了液體和氣體燃料。電的應用使加熱容易控制，沒有環境汙染。這些熱源可用於直接加熱或通過熔鹽或金屬甚至漂浮顆粒間接加熱。
金屬加熱時，工件暴露在空氣中，往往會發生氧化脫碳(即鋼鐵零件表面的碳含量降低)，對零件熱處理後的表面性能產生非常不利的影響。因此，金屬通常應在受控氣氛或保護氣氛、熔鹽和真空中加熱，也可通過塗層或包裝進行保護。
加熱溫度是熱處理過程的重要工藝參數之壹，加熱溫度的選擇和控制是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨待處理的金屬材料和熱處理目的而變化，但壹般加熱到相變溫度以上，以獲得高溫結構。另外，轉變需要壹定的時間，所以當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，必須在此溫度下保持壹定時間，使內外溫度壹致，顯微組織完全轉變。這個時間叫做保溫時間。采用高能量密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，壹般沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。
冷卻也是熱處理過程中必不可少的步驟，冷卻方式因工藝而異，主要控制冷卻速度。壹般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度較快。但由於鋼種不同，要求也不同。例如，空氣淬硬鋼可以以與正火相同的冷卻速度淬硬。
金屬熱處理工藝大致可分為三類:整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理。根據加熱介質、加熱溫度和冷卻方式的不同，每壹類又可分為幾種不同的熱處理工藝。同壹種金屬通過不同的熱處理工藝可以獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼是工業上應用最廣泛的金屬，其顯微組織也是最復雜的，因此鋼的熱處理工藝有很多種。
整體熱處理是將工件整體加熱，然後以適當的速度冷卻，改變其整體機械性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵的整體熱處理有四個基本過程:退火、正火、淬火和回火。
退火是將工件加熱到合適的溫度，根據工件的材質和尺寸采用不同的保溫時間，然後緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，獲得良好的工藝性能和使用性能，或為進壹步淬火做好組織準備。
正火是將工件加熱到合適的溫度，然後在空氣中冷卻。正火的效果類似於退火，只是得到的組織更細，常被用來改善材料的切削性能，有時也作為壹些要求不高的零件的最終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫，然後在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬火介質中快速冷卻。淬火後，鋼變得堅硬，但同時也變得易碎。
為了降低鋼件的脆性，將淬火後的鋼件長時間保持在高於室溫但低於650℃的適當溫度下，然後冷卻。這個過程叫做回火。
退火、正火、淬火、回火是整個熱處理中的“四火”，其中淬火和回火關系密切，經常壹起使用，缺壹不可。
“四火”演化出不同的加熱溫度和冷卻方式的熱處理工藝。為了獲得壹定的強度和韌性，將淬火和高溫回火相結合的工藝稱為調質。有些合金經淬火形成過飽和固溶體後，長時間保持在室溫或稍高的溫度，以提高合金的硬度、強度或電磁性。這種熱處理過程稱為時效處理。
將壓力加工變形與熱處理有效而緊密地結合起來以獲得工件良好的強度和韌性的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，既能使工件不氧化脫碳，又能保持被處理工件表面的清潔，提高工件的性能，還可以引入滲劑進行化學熱處理。
表面熱處理是壹種只對工件表層進行加熱以改變其機械性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件的表層而不將過多的熱量傳遞到工件內部，所使用的熱源必須具有高的能量密度，即單位面積給予工件的熱能大，以使工件的表層或部分在短時間內或瞬間達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有火焰如氧乙炔或氧丙烷、感應電流、激光和電子束。
化學熱處理是通過改變工件表層的化學成分、顯微組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理的區別在於後者改變了工件表層的化學成分化學熱處理是在含有碳、氮或其他合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱工件，並長時間保持該溫度，使工件表面滲有碳、氮、硼、鉻。元素滲入後，有時還要進行淬火、回火等其他熱處理工藝。化學熱處理的主要方法是滲碳、滲氮和金屬化。
熱處理是機械零件和模具制造過程中的重要工序之壹。壹般來說，它能保證和提高工件的各種性能，如耐磨性和耐腐蝕性。還可以改善坯料的組織和應力狀態，以便於各種冷熱加工。
比如白口鑄鐵可以長時間退火，獲得可鍛鑄鐵，提高其塑性；采用正確的熱處理工藝，齒輪的使用壽命可以比未經熱處理的齒輪提高壹倍甚至幾十倍；另外，廉價的碳鋼通過滲入壹些合金元素，具有昂貴合金鋼的壹些性能，可以替代壹些耐熱鋼和不銹鋼；幾乎所有的工具和模具在使用前都需要熱處理。
退火-淬火-回火
壹、退火類型
1.完全退火和等溫退火
完全退火又稱再結晶退火，壹般簡稱退火。這種退火主要用於亞* *成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄造、鍛造和熱軋型材，有時也用於焊接結構。壹般常用於壹些輕型工件的最終熱處理或壹些工件的預熱處理。
2.球化退火
球化退火主要用於已經分析過的碳鋼和合金工具鋼(如用於制造刀具、量具和模具的鋼)。其主要目的是降低硬度，改善切削性能，為以後淬火做準備。
3.消除應力退火
去應力退火又稱低溫退火(或高溫回火)，主要用於消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拔件等的殘余應力。如果不消除這些應力，在壹定時間後或在隨後的切割過程中，會造成鋼件變形或產生裂紋。
2.淬火時，最常用的冷卻介質是鹽水、水和油。鹽水淬火的工件容易獲得高硬度和光滑的表面，不易產生未硬化的軟斑，但容易使工件嚴重變形，甚至開裂。而使用油作為淬火介質，只適合於淬火壹些過冷奧氏體穩定性高的合金鋼或小尺寸碳鋼工件。
三。回火鋼的目的
1.降低脆性，消除或降低內應力。鋼件淬火後內應力大，脆性大。如果不及時回火，鋼件往往會變形甚至開裂。
2.獲得工件所需的機械性能。淬火後工件硬度高，脆性大。為了滿足各種工件不同性能的要求，可以通過適當的回火來調整硬度，以降低脆性，獲得所需的韌性和塑性。
3.穩定工件尺寸
4.對於壹些退火後難以軟化的合金鋼，淬火(或正火)後常采用高溫回火，使鋼中的碳化物適當聚集，降低硬度，以利於切削。
幾種常見的熱處理概念
1.正火:壹種熱處理工藝，將鋼或鋼零件加熱到高於臨界點AC3或ACM的適當溫度並保持壹定時間，然後在空氣中冷卻以獲得珠光體狀結構。
2.退火:是壹種熱處理過程，在這壹過程中，我們要做的是
3.固溶熱處理:將合金加熱到高溫單相區並保持恒溫，使多余相充分溶解在固溶體中，然後迅速冷卻獲得過飽和固溶體的熱處理工藝。
4.時效:合金經固溶熱處理或冷塑性變形後，在室溫下放置或保持略高於室溫時，性能隨時間變化的現象。
5.固溶處理:充分溶解合金中的各相，強化固溶，提高韌性和耐蝕性，消除應力和軟化，以便繼續加工成型。
6.時效處理:加熱並保持強化相析出的溫度，使強化相析出、硬化，提高強度。
7.淬火:對鋼材進行奧氏體化處理，然後以適當的冷卻速度冷卻，使工件的馬氏體等不穩定組織在橫截面整體或壹定範圍內發生變化的熱處理工藝。
8.回火:將淬火後的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度並保持壹定時間，然後用滿意的方法冷卻，以獲得所需組織和性能的熱處理工藝。
9.鋼的碳氮共滲:碳氮共滲是將碳和氮同時滲入鋼表面的過程。傳統上，碳氮共滲也被稱為氰化。目前廣泛使用的是中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度、耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲主要是滲氮，主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。
10.淬火回火:壹般將淬火和高溫回火相結合的熱處理稱為淬火回火。調質處理廣泛應用於各種重要的結構件，特別是那些在交變載荷下工作的連桿、螺栓、齒輪和軸。淬火和回火後得到回火索氏體組織，其力學性能優於相同硬度的正火索氏體組織。其硬度取決於高溫時的回火溫度，並與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，壹般在HB 200-350之間。
11.釬焊:用釬料將兩種工件粘合在壹起的熱處理工藝。
回火的類型和應用
根據工件性能要求和回火溫度的不同，回火可分為以下幾類:
(1)低溫回火(150-250度)
低溫回火得到的顯微組織為回火馬氏體。其目的是在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低淬火鋼的內應力和脆性，避免在使用中開裂或過早損壞。主要用於各種高碳刀具、量具、冷沖壓工具、滾動軸承及滲碳件，回火後硬度壹般為HRC 58-64。
(2)中溫回火(350-500度)
中溫回火得到的顯微組織為回火屈氏體。其目的是獲得高屈服強度、彈性極限和高韌性。因此主要用於各種彈簧和熱作模具的處理，回火後硬度壹般為HRC35-50。
(3)高溫回火(500-650度)
高溫回火得到的顯微組織為回火索氏體。傳統上將淬火與高溫回火相結合的熱處理稱為調質，其目的是為了獲得更好的強度、硬度、塑性、韌性等綜合機械性能。因此廣泛應用於汽車、拖拉機、機床的重要結構件，如連桿、螺栓、齒輪、軸等。回火後的硬度壹般為HB 200-330。
熱處理
(1):退火:是指將金屬材料加熱到適當的溫度，保持壹定時間，然後緩慢冷卻的熱處理過程。常見的退火工藝有再結晶退火、去應力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以便於切削或壓力加工，降低殘余應力，提高編織和成分的均勻性，或者為後續的熱處理做準備。
(2):正火:是指將鋼或鋼零件加熱到(鋼的上限臨界溫度)或以上，在30 ~ 50℃保溫適當時間，然後在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的目的是提高低碳鋼的力學性能，改善機械加工性能，細化晶粒，消除組織缺陷，為後續熱處理做準備。
(3):淬火:是指將鋼加熱到Ac3或Ac1(鋼的下臨界溫度)以上壹定溫度並保持壹定時間，然後以適當的冷卻速度獲得馬氏體(或貝氏體)組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火、表面淬火和局部淬火。淬火的目的是為了獲得鋼件所需的馬氏體組織，提高工件的硬度、強度和耐磨性，為後續的熱處理做準備。
(4):回火:是指將鋼件硬化，然後加熱到壹定溫度以下，保持壹定時間，再冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有:低溫回火、中溫回火、高溫回火、多次回火。
回火的目的:主要是消除鋼件在淬火時產生的應力，使鋼件具有較高的硬度和耐磨性，以及所要求的塑性和韌性。
(5):調質:是指鋼或鋼件的淬火和高溫回火的復合熱處理工藝。用於淬火和回火處理的鋼稱為調質鋼。壹般指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。
(6):滲碳:滲碳是指碳原子滲入鋼表層的過程。它是使低碳鋼工件具有高碳鋼的表層，然後經過淬火和低溫回火，使工件表層具有較高的硬度和耐磨性，而工件中心部分仍保持低碳鋼的韌性和塑性。
防止熱處理變形
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精密復雜模具變形的原因往往很復雜，但只要掌握變形規律，分析原因，采取不同的方法防止模具變形是可以減少和控制的。壹般來說，精密復雜模具的熱處理變形可以通過以下方法來防止。
(1)合理選材。精密復雜模具應選用材質優良的微變形模具鋼(如氣淬鋼)，碳化物偏析嚴重的模具鋼應進行合理鍛造和調質處理，尺寸較大且不可鍛造的模具鋼可進行固溶和雙重細化處理。
(2)模具結構設計要合理，厚度不能相差太大，形狀要對稱。對於變形較大的模具，要掌握變形規律，預留加工余量。對於大型、精密、復雜的模具，可采用組合式結構。
(3)精密復雜的模具應進行預熱處理，以消除加工過程中產生的殘余應力。
(4)加熱溫度的合理選擇和加熱速度的控制。對於精密復雜的模具，可采用緩慢加熱、預熱等平衡加熱方式，減少模具熱處理變形。
(5)在保證模具硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。
(6)對於精密復雜的模具，在條件允許的情況下，盡量采用真空加熱淬火和淬火後深冷處理。
(7)對於壹些精密復雜的模具，可采用預熱處理、時效熱處理、回火和氮化熱處理來控制模具的精度。
(8)修補砂眼、氣孔、磨損等模具缺陷時，應選擇冷焊機等熱影響小的修補設備，避免修補時變形。
另外，正確的熱處理操作(如堵孔、紮孔、機械固定、合適的加熱方式、正確選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質中的移動方向等。)和合理的回火熱處理工藝也是減少精密復雜模具變形的有效措施。