热处理作为金属加工的核心工艺，通过精准控制加热、保温、冷却等环节，可显然改善材料性能。以下从整体热处理、表面热处理、化学热处理三大维度，系统梳理关键工艺及其技术特点：
一、整体热处理：调控材料整体性能的基石
整体热处理通过全局加热与冷却，改变材料内部组织结构，适用于对强度、韧性、硬度有综合要求的场景。
1.退火工艺
操作方式：将钢材加热至临界点（如Ac3以上30-50℃）后缓慢冷却（随炉冷或埋入介质）。
核心目的：打消内应力、降低硬度、改善切削加工性。例如，高速钢退火后硬度可降至HRC25以下，便于后续机加工。
典型应用：碳素结构钢锻件、焊接件、精密零件的预处理。
2.正火工艺
操作方式：加热至Ac3或Accm以上30-50℃后空冷。
核心目的：细化晶粒、均匀组织，提升综合力学性能。正火后钢的强度比退火高10%-15%。
典型应用：低碳钢、中碳钢的蕞终热处理，或作为淬火前的预备处理。
3.淬火工艺
操作方式：加热至临界温度以上后，在水、油或盐浴中快速冷却（冷却速度需达临界值）。
核心目的：获得马氏体组织，显然提升硬度与耐磨性。例如，45钢淬火后硬度可达HRC50-55。
关键控制：冷却速度需避免过快导致开裂，或过慢形成非马氏体组织。
4.回火工艺
操作方式：淬火后加热至Ac1以下温度保温，再空冷或油冷。
核心目的：打消淬火应力、调整硬度与韧性平衡。根据温度分为低温回火（150-250℃，保硬度）、中温回火（350-500℃，提弹性）、高温回火（500-650℃，综合性能优化）。
典型应用：弹簧（中温回火）、齿轮（高温回火）等关键零件。
二、表面热处理：强化局部性能的精准技术
表面热处理通过局部加热或冷却，在保持心部韧性的同时提升表面硬度，适用于承受交变载荷或摩擦的零件。
1.火焰淬火
操作方式：用氧-乙炔火焰加热表面至淬火温度后喷水冷却。
核心特点：设备简单、成本低，但淬硬层深度（2-6mm）和硬度均匀性受操作影响较大。
典型应用：大型齿轮、轴类零件的局部强化。
2.感应加热淬火
操作方式：利用高频电流产生涡流加热表面，再喷液冷却。
核心特点：加热速度快（秒级）、淬硬层精准（1-10mm），变形量小。
典型应用：汽车曲轴、齿轮、模具的表面强化。
三、化学热处理：通过成分改变实现性能跃升
化学热处理通过渗入特定元素（如碳、氮、硼），形成高硬度化合物层，显然提升耐磨性、耐蚀性或疲劳强度。
1.渗碳工艺
操作方式：将零件置于900-950℃碳势介质中，使表面碳含量增至0.8%-1.2%，再淬火+低温回火。
核心效果：表面硬度达HRC58-63，心部保持韧性。渗碳层深度通常为0.5-2.5mm。
典型应用：汽车齿轮、活塞销等耐磨零件。
2.氮化工艺
操作方式：在500-600℃氨气中分解出活性氮原子，渗入表面形成氮化层（0.025-0.8mm）。
核心效果：表面硬度达HV1000-1200，耐蚀性提升3-5倍，且变形量极小。
典型应用：精密模具、量具、发动机阀门等高精度零件。
3.碳氮共渗（氰化）
操作方式：同时渗入碳和氮，结合渗碳的耐磨性与氮化的耐蚀性。
核心特点：处理温度低（820-860℃）、时间短，适合批量生产。
典型应用：标准件、小模数齿轮等低成本高性能需求场景。
四、复合工艺：协同增效的先进技术
1.调质处理
操作方式：淬火+高温回火（500-650℃），获得回火索氏体组织。
核心效果：综合力学性能优异，强度、韧性、塑性平衡。调质钢硬度通常为HB200-350。
典型应用：连杆、螺栓、轴类等承受交变载荷的零件。
2.形变热处理
操作方式：将塑性变形与热处理结合，如锻造后直接淬火。
核心效果：细化晶粒、提升强度，同时减少工序成本。
典型应用：航空航天用高强度铝合金零件。
热处理工艺的选择需综合考虑材料成分、零件形状、性能需求及成本因素。例如，对硬度要求极高的工具钢可采用淬火+低温回火；对耐磨性要求高的齿轮可选用渗碳淬火；对变形控制严格的精密零件则适合氮化处理。通过科学匹配工艺参数，可实现材料性能的精准调控，为高层制造提供关键支撑。 http://www.hongchengzs.com/