熱處理方法中的：退火,，正火，淬火,，回火有什么相同點(diǎn)與不同點(diǎn)

金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度,，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷卻的一種工藝方法,。
金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一,，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分,，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織,，或改變工件表面的化學(xué)成分,，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量,，而這一般不是肉眼所能看到的,。
為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,，除合理選用材料和各種成形工藝外,，熱處理工藝往往是*的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用zui廣的材料,，鋼鐵顯微組織復(fù)雜,，可以通過(guò)熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容,。另外,，鋁、銅,、鎂,、鈦等及其合金也都可以通過(guò)熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能,，以獲得不同的使用性能,。
在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí),。早在公元前770～前222年,，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化,。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝,。

公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用,，為了提高鋼的硬度,，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟,，其顯微組織中都有馬氏體存在,，說(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的。
隨著淬火技術(shù)的發(fā)展,，人們逐漸發(fā)現(xiàn)冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響,。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的,。這說(shuō)明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了,，同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上,，說(shuō)明已應(yīng)用了滲碳工藝,。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密，不肯外傳,，因而發(fā)展很慢,。
1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織,，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí),，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相,。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論,，以及英國(guó)人*zui早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ),。與此同時(shí),，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等,。
1850～1880年,，對(duì)于應(yīng)用各種氣體(如氫氣、煤氣,、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列,。1889～1890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的。
二十世紀(jì)以來(lái),，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用,，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是1901～1925年,，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳,；30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀,、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法,；60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用,，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝,；激光,、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法,。
二金屬熱處理的工藝
熱處理工藝一般包括加熱,、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程,。這些過(guò)程互相銜接,，不可間斷。
加熱是熱處理的重要步驟之一,。金屬熱處理的加熱方法很多,，zui早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料,。電的應(yīng)用使加熱易于控制,，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱,，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬,，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。
金屬加熱時(shí),，工件暴露在空氣中,，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低),，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響,。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱,，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱,。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度,，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題,。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上,，以獲得需要的組織,。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí),，還須在此溫度保持一定時(shí)間,，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變*,，這段時(shí)間稱(chēng)為保溫時(shí)間,。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快,，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間或保溫時(shí)間很短,，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。
冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中*的步驟,，冷卻方法因工藝不同而不同,，主要是控制冷卻速度,。一般退火的冷卻速度zui慢，正火的冷卻速度較快,，淬火的冷卻速度更快,。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬,。
金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理,、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等,。根據(jù)加熱介質(zhì),、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類(lèi)又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝,。同一種金屬采用不同的熱處理工藝,，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能,。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用zui廣的金屬,，而且鋼鐵顯微組織也zui為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類(lèi)繁多,。
整體熱處理是對(duì)工件整體加熱,，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝,。鋼鐵整體熱處理大致有退火,、正火、淬火和回火四種基本工藝,。
退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度,，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻,，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài),，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備,。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì),，常用于改善材料的切削性能,，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為zui終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫后,，在水,、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻,。淬火后鋼件變硬,，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性,，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫,，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱(chēng)為回火,。退火,、正火、淬火,、回火是整體熱處理中的“四把火”,，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用,，缺一不可,。
“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝,。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性,，把淬火和高溫回火結(jié)合起來(lái)的工藝，稱(chēng)為調(diào)質(zhì),。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后,，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度,、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱(chēng)為時(shí)效處理,。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行,，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱(chēng)為形變熱處理,；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱(chēng)為真空熱處理,，它不僅能使工件不氧化，不脫碳,，保持處理后工件表面光潔,，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理,。
表面熱處理是只加熱工件表層,，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部,，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能,，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫,。表面熱處理的主要方法,，有激光熱處理,、火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰,、感應(yīng)電流、激光和電子束等,。
化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝,?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳,、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體,、固體)中加熱,，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳,、氮,、硼和鉻等元素。滲入元素后,，有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火,。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳,、滲氮,、滲金屬、復(fù)合滲等,。
熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過(guò)程中的重要工序之一,。大體來(lái)說(shuō)，它可以保證和提高工件的各種性能,，如耐磨,、耐腐蝕等,。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài),，以利于進(jìn)行各種冷、熱加工,。
例如白口鑄鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵,，提高塑性,；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高,；另外,，價(jià)廉的碳鋼通過(guò)滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼,、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過(guò)熱處理方可使用,。
三鋼的分類(lèi)
鋼是以鐵,、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%,。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料,。鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼）與合金鋼兩大類(lèi)。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金,，除鐵,、碳為其主要成分外，還含有少量的錳,、硅,、硫、磷等雜質(zhì),。碳鋼具有一定的機(jī)械性能,，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉,。因此,，碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,，碳鋼的性能已不能*需要,，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上,，有目的地加入某些元素（稱(chēng)為合金元素）而得到的多元合金,。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高,，故應(yīng)用日益廣泛,。
由于鋼材品種繁多，為了便于生產(chǎn),、保管,、選用與研究，必須對(duì)鋼材加以分類(lèi),。按鋼材的用途,、化學(xué)成分,、質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類(lèi)：
（一）．按用途分類(lèi)

按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼,、工具鋼,、特殊性能鋼三大類(lèi)。
1.結(jié)構(gòu)鋼：
（1）.用作各種機(jī)器零件的鋼,。它包括滲碳鋼,、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼,。
（2）．用作工程結(jié)構(gòu)的鋼,。它包括碳素鋼中的甲、乙,、特類(lèi)鋼及普通低合金鋼,。
2.工具鋼：用來(lái)制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼,、模具鋼與量具鋼,。
3.特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼?？煞譃椴讳P鋼,、耐熱鋼、耐磨鋼,、磁鋼等,。
（二）．按化學(xué)成分分類(lèi)
按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類(lèi)。
碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%）,；中碳鋼（0.25%＜含碳量＜0.6%）,；高碳鋼（含碳量≥0.6%）。
合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）,；中合金鋼（合金元素總含量=5%--10%）,；高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。此外,，根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類(lèi)不同,，也可分為錳鋼、鉻鋼,、鉻鎳鋼,、鉻錳鈦鋼等。
（三）．按質(zhì)量分類(lèi)
按鋼材中有害雜質(zhì)磷,、硫的含量可分為普通鋼（含磷量≤0.045%,、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）,；鋼（磷,、硫含量含硫量≤0.030%）。
此外,，還有按冶煉爐的種類(lèi),，將鋼分為平爐鋼（酸性平爐、堿性平爐）,，空氣轉(zhuǎn)爐鋼（酸性轉(zhuǎn)爐,、堿性轉(zhuǎn)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）與電爐鋼,。按冶煉時(shí)脫氧程度,，將鋼分為沸騰鋼（脫氧不*），鎮(zhèn)靜鋼（脫氧比較*）及半鎮(zhèn)靜鋼,。
鋼廠(chǎng)在給鋼的產(chǎn)品命名時(shí)，往往將用途,、成分,、質(zhì)量這三種分類(lèi)方法結(jié)合起來(lái)。如將鋼稱(chēng)為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,、碳素結(jié)構(gòu)鋼,、碳素工具鋼、碳素工具鋼,、合金結(jié)構(gòu)鋼,、合金工具鋼等。均≤0.040%）,；鋼（含磷量≤0.035%,、
四金屬材料的機(jī)械性能
金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類(lèi)。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中,，金屬材料在所定的冷,、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能。金屬材料工藝性能的好壞,，決定了它在制造過(guò)程中加工成形的適應(yīng)能力,。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同,，如鑄造性能,、可焊性、可鍛性,、熱處理性能,、切削加工性等。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來(lái)的性能,，它包括機(jī)械性能,、物理性能、化學(xué)性能等,。金屬材料使用性能的好壞,，決定了它的使用范圍與使用壽命。
在機(jī)械制造業(yè)中,，一般機(jī)械零件都是在常溫,、常壓和非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過(guò)程中各機(jī)械零件都將承受不同載荷的作用,。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能,，稱(chēng)為機(jī)械性能（或稱(chēng)為力學(xué)性能）。金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù),。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸,、壓縮、扭轉(zhuǎn),、沖擊,、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同,。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度,、塑性、硬度,、韌性,、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能,。
1．強(qiáng)度
強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過(guò)量塑性變形或斷裂）的性能,。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮,、彎曲,、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度,、抗壓強(qiáng)度,、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等,。各種強(qiáng)度間常有一定的,，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為zui基本的強(qiáng)度指標(biāo)。
2．塑性
塑性是指金屬材料在載荷作用下,，產(chǎn)生塑性變形（*變形）而不破壞的能力,。
3．硬度
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法zui常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面,，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值,。
常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA,、HRB,、HRC）和維氏硬度（HV）等方法。
4．疲勞
前面所討論的強(qiáng)度,、塑性,、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指標(biāo)。實(shí)際上,，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的,，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。
5．沖擊韌性
以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱(chēng)為沖擊載荷,，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性,。

五退火--淬火--回火
(一)．退火的種類(lèi)
1．*退火和等溫退火
*退火又稱(chēng)重結(jié)晶退火，一般簡(jiǎn)稱(chēng)為退火,，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄,，鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu),。一般常作為一些不重要工件的zui終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理,。
2．球化退火
球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具,，量具，模具所用的鋼種）,。其主要目的在于降低硬度,，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備,。
3．去應(yīng)力退火
去應(yīng)力退火又稱(chēng)低溫退火（或高溫回火）,，這種退火主要用來(lái)消除鑄件，鍛件,，焊接件,，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力,。如果這些應(yīng)力不予消除,，將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后，或在隨后的切削加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或裂紋,。
(二)．淬火
為了提高硬度采取的方法,，主要形式是通過(guò)加熱、保溫、速冷,。zui常用的冷卻介質(zhì)是鹽水,，水和油。鹽水淬火的工件,，容易得到高的硬度和光潔的表面,，不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn)，但卻易使工件變形嚴(yán)重,，甚至發(fā)生開(kāi)裂,。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。
(三)．回火
1．降低脆性,，消除或減少內(nèi)應(yīng)力,，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開(kāi)裂,。
2．獲得工件所要求的機(jī)械性能,，工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大，為了滿(mǎn)足各種工件的不同性能的要求,，可以通過(guò)適當(dāng)回火的配合來(lái)調(diào)整硬度,，減小脆性，得到所需要的韌性,，塑性,。
3．穩(wěn)定工件尺寸
4．對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火,，使鋼中碳化物適當(dāng)聚集,，將硬度降低，以利切削加工,。
六常用爐型的選擇

爐型應(yīng)依據(jù)不同的工藝要求及工件的類(lèi)型來(lái)決定
1．對(duì)于不能成批定型生產(chǎn)的,，工件大小不相等的，種類(lèi)較多的,，要求工藝上具有通用性,、
多用性的，可選用箱式爐,。
2．加熱長(zhǎng)軸類(lèi)及長(zhǎng)的絲桿,，管子等工件時(shí)，可選用深井式電爐,。
3．小批量的滲碳零件,，可選用井式氣體滲碳爐。
4．對(duì)于大批量的汽車(chē),、拖拉機(jī)齒輪等零件的生產(chǎn)可選連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線(xiàn)或箱式多用爐,。
5．在沖壓件板材坯料的加熱大批量生產(chǎn)時(shí),，選用滾動(dòng)爐，輥底爐,。
6．對(duì)成批的定型零件,，生產(chǎn)上可選用推桿式或傳送帶式電阻爐（推桿爐或鑄帶爐）
7．小型機(jī)械零件如：螺釘，螺母等可選用振底式爐或網(wǎng)帶式爐,。
8．鋼球及滾柱熱處理可選用內(nèi)螺旋的回轉(zhuǎn)管爐,。
9．有色金屬錠坯在大批量生產(chǎn)時(shí)可用推桿式爐，而對(duì)有色金屬小零件及材料可用空氣循環(huán)加熱爐,。