熱處理—將固體金屬或合金在一定介質(zhì)中的加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需要的工藝性能。大多數(shù)熱處理工藝都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，即奧氏體化。
奧氏體的形成
奧氏體的形成是形核和長大的過程，也是Fe，C原子擴(kuò)散和晶格改變的過程。
分為四步。共析鋼中奧氏體的形成過程如圖1所示：
第一步 奧氏體晶核形成：首先在a與Fe3C相界形核。
第二步 奧氏體晶核長大：g晶核通過碳原子的擴(kuò)散向a和Fe3C方向長大。
第三步 殘余Fe3C溶解:鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長繼續(xù)溶解直至消失。
第四步 奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。
圖1 奧氏體的形成示意圖
亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析a或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。
2. 影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素
（1）加熱溫度和速度增加→轉(zhuǎn)變快；
（2）鋼中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加或Fe3C片間距減小→界面多，形核多→轉(zhuǎn)變快；
(3)合金元素→鈷、鎳增加奧氏體化速度，鉻、鉬等降低奧氏體化速度。
3.奧氏體晶粒度
（1）奧氏體晶粒度—奧氏體晶粒越細(xì)，退火后組織細(xì)，則鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性較好。淬火后得到的馬氏體也細(xì)小，韌性得到改善。某一具體熱處理或加工條件下的奧氏體的晶粒度叫實(shí)際晶粒度。奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度稱起始晶粒度，此時晶粒細(xì)小均勻。通常將鋼加熱到930±10℃奧氏體化后，保溫8小時，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室溫測得的晶粒度為本質(zhì)晶粒度。用來衡量鋼加熱時奧氏體晶粒的長大傾向。g晶粒度為1-4級的是本質(zhì)粗晶粒鋼,5-8級的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。前者晶粒長大傾向大，后者晶粒長大傾向小。
（2）影響奧氏體晶粒度的因素
第一，加熱溫度越高，保溫時間越長→晶粒尺寸越大。
第二，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大晶粒長大傾向增多。加入合金有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。
鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變
處于臨界點(diǎn)A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。冷卻的方式有兩種，第一是等溫冷卻，使其在某個溫度下恒溫轉(zhuǎn)變，第二是連續(xù)冷卻。
1.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變
過冷奧氏體:當(dāng)溫度在A1以上時，奧氏體是穩(wěn)定的。在A1以下時，奧氏體處于過冷狀態(tài)稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體轉(zhuǎn)變是在臨界點(diǎn)以下某個恒溫下發(fā)生，就稱為過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變在連續(xù)冷卻的過程中發(fā)生，稱為過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。
⑴共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線（TTT或C曲線）如圖1所示。
圖1共析鋼的C曲線
隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。
①高溫轉(zhuǎn)變，A1～550℃，過冷奧氏體→珠光體型組織，此溫區(qū)稱為珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，
珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，按層間距珠光體組織分為珠光體P、索氏體S和屈氏體T，如圖2所示。形成溫度為A1-650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號P表示；形成溫度為650-600℃，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號S表示。形成溫度為600-550℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號T表示。
珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。
珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，形成一個珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。珠光體顯微組織轉(zhuǎn)變過程見（I3-17）。
②中溫轉(zhuǎn)變，550℃～MS過冷奧氏體→貝氏體（B），此溫度區(qū)稱為貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。
過冷奧氏體在350℃～550℃之間轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為上貝氏體。過冷奧氏體在350℃～MS之間轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為下貝氏體。上貝氏體呈羽毛狀，小片滲碳體分布在成排鐵素體片之間。上貝氏體顯微組織見 （I3-18），其形成溫度
較高，鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低，且滲碳體分布在鐵素體片之間，易引起脆斷，強(qiáng)度和韌性都較差。上貝氏體的轉(zhuǎn)變過程見圖3所示。
圖3 上貝氏體轉(zhuǎn)變過程
下貝氏體呈黑色針狀，下貝氏體顯微組織見（I3-19），鐵素體針內(nèi)沿一定方向分布細(xì) 小的碳化物顆粒。其
形成溫度較低，鐵素體針細(xì)小，無方向性，碳過飽和度大，位錯密度高。碳化鎢分布均勻，彌散度大，所以
硬度高，韌性好，有實(shí)際應(yīng)用價值。下貝氏體的轉(zhuǎn)變過程見圖4所示。貝氏體的轉(zhuǎn)變是只有C原子擴(kuò)散的半擴(kuò)
散型轉(zhuǎn)變。
圖4 下貝氏體轉(zhuǎn)變過程
③低溫轉(zhuǎn)變，MS～Mf 過冷A→馬氏體(M)。
當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織，是Fe原子和C原子都不擴(kuò)散的非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。馬氏體是碳在a-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中。
馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c），軸比c/a稱馬氏體的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。當(dāng)＜0.25%C時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格。
馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類。第一種是板條馬氏體，其立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀，在光學(xué)顯微鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列，一個奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個取向不同的馬氏體束。在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯，r=1012/cm2,又稱位錯馬氏體。顯微組織見（I3-20）。第二種是針狀馬氏體，其立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。顯微組織見（I3-21）。馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量，當(dāng)C%小于0.2%時，組織幾乎全部是板條馬氏體，C%大于1.0%C時幾乎全部是針狀馬氏體，C%在0.2-1.0%之間為板條與針狀的混合組織。其形態(tài)與含碳量的關(guān)系如圖5所示。
圖5 馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系
馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。
⑵ 過冷奧氏體的連續(xù)轉(zhuǎn)變
實(shí)際生產(chǎn)中多采用連續(xù)冷卻，研究連續(xù)冷卻更有實(shí)際意義。
①共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。
共析鋼過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT）如圖6所示。共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。
圖6 共析鋼過冷奧氏體冷卻曲線
圖6中的Vk為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時的最小冷卻速度，Vk’為TTT曲線的臨界冷卻速度。Vk‘>1.5Vk。
CCT曲線位于TTT曲線右下方。CCT曲線獲得困難，TTT曲線容易測得?？捎肨TT曲線定性說明連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在C曲線上，依其與C曲線交點(diǎn)的位置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。
轉(zhuǎn)變過程及產(chǎn)物：
在緩慢冷卻時，過冷A將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，其轉(zhuǎn)變溫度高，珠光體呈粗片狀。以稍快速度冷卻時，過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，為細(xì)片狀組織。采用油冷時過冷A有部分轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w，剩余A在冷卻到MS線下以后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，冷卻到室溫時，還有少量的A留下來，稱為殘余奧氏體。當(dāng)以很快的速度水冷時，奧氏體過冷到MS點(diǎn)以下，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，冷卻到室溫也會保留部分殘余A，組織為殘余奧氏體+馬氏體。
過冷A為馬氏體低溫轉(zhuǎn)變過程，轉(zhuǎn)變溫度在MS——Mf之間，該溫區(qū)稱為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。
②亞共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變
爐冷→ F + P
空冷→ F + S
油冷→ T + M
水冷→ M
③過共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變
爐冷→ P + Fe3CⅡ
空冷→ S + Fe3CⅡ
油冷→ T + M + A'
水冷→ M + A'
過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),但比共析鋼CCT曲線多一條A→Fe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于Fe3C的析出,奧氏體中含碳量下降,因而Ms線右端升高。
亞共析鋼CCT曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多A→F開始線,F析出使A含碳量升高,因而Ms線右端下降，如圖7所示。
圖7a 過共析鋼CCT曲線 圖7b 亞共析鋼CCT曲線
綜上所述，剛在冷卻時，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的高低可分為高溫產(chǎn)物珠光體、索氏體、屈氏體，中溫產(chǎn)物上貝氏體、下貝氏體，低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物馬氏體。隨著轉(zhuǎn)變溫度的降低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度增加，韌性變化較為復(fù)雜。
鋼的普通熱處理
1.退火
將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫到一定時間，然后緩慢冷卻（隨爐冷卻），獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。退火的目的是調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HBS；消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形；細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。常用的退火設(shè)備為退火爐（I3-22）。
根據(jù)目的和要求分類，鋼的退火分為完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火。各種退火方式的加熱溫度如圖1所示。
圖1 退火方式
⑴完全退火—重結(jié)晶退火，鋼加熱到Ac3以上20℃-30℃，保溫一段時間后隨爐冷卻，獲得接近平衡組織的熱處理工藝。目的—通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能?；蚴怪刑家陨系奶间摵秃辖痄摰玫浇咏胶鉅顟B(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能。
應(yīng)用—亞共析鋼，過共析鋼不宜采用。
⑵等溫退火—是將鋼件或毛坯加熱高于Ac3以上30到50度的溫度保溫適當(dāng)時間后較快的冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，緩慢冷卻。目的—與完全退火相同，但轉(zhuǎn)變較易控制，對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，縮短退火時間。
⑶球化退火—隨爐加熱到Ac1+30-50℃，在較長的保溫一段時間，保證二次滲碳體自發(fā)球化，之后隨爐冷卻。
應(yīng)用—過共析鋼，如工具鋼、滾珠軸承鋼等。 目的—使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，為淬火作準(zhǔn)備。球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體（I3-23），用P球表示。對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀。
⑷擴(kuò)散退火—為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻性，將其加熱到略低于固相線的溫度，長時間的保溫并進(jìn)行緩慢冷卻工藝。擴(kuò)散退火后鋼的晶粒很粗大，因此一般再進(jìn)行完全退火或正火。
⑸去應(yīng)力退火—為消除鑄造、鍛造、焊接和機(jī)加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行低溫退火。將鋼件加熱至低于Ac1的某一溫度，保溫，隨爐冷卻。
2.正火
鋼材或鋼件加熱到Ac3（亞共析鋼）和Accm（過共析鋼）以上30℃—50℃，保溫適當(dāng)時間后，在自由流動的空氣中均勻冷卻的熱處理工藝為正火。
正火后的組織:亞共析鋼為F+S,共析鋼為S，過共析鋼為S+Fe3CⅡ正火與完全退火的主要差別在于冷卻速度快些，目的是讓鋼組織正?；?，亦稱常化處理。
應(yīng)用：
最終熱處理 正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，減少亞共析鋼中鐵素體含量，使珠光體含量增多并細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。對于普通結(jié)構(gòu)鋼零件，機(jī)械性能要求不高時，作為最終熱處理。
預(yù)先熱處理 對于截面較大的合金結(jié)構(gòu)鋼件，在淬火或調(diào)質(zhì)處理前常進(jìn)行正火處理。改善切削加工性能 低碳鋼或低碳合金鋼退火后硬度太低，不便于切削，正火提高硬度。
要改善切削加工性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火方式。
3.淬火
將鋼加熱到相變溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻獲得馬氏體組織的熱處理工藝。淬火是鋼的最重要的強(qiáng)化方法，常用的淬火設(shè)備為淬火爐（I3-24）。
⑴淬火工藝
①淬火溫度的選定
一般情況，亞共析鋼的淬火溫度為Ac3以上30℃—50℃；亞共析鋼淬火后的組織（I3-25） 為馬氏體或馬氏體加殘余奧氏體；共析鋼和過共析鋼的淬火溫度為Ac1以上30℃—50℃。共析鋼淬火后的組織（I3-26）為馬氏體加殘余奧氏體，過共析鋼淬火后的組織（I3-27）為馬氏體加殘余奧氏體加少量滲碳體顆粒。
②加熱時間的確定，加熱時間包括升溫和保溫時間。
③淬火冷卻介質(zhì)
常用的冷卻介質(zhì)是水和油，水的溫度控制在30℃以下，在生產(chǎn)上主要用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。淬火油一般用于合金鋼的淬火介質(zhì)。為了減少零件淬火的變形，可用鹽浴作為淬火介質(zhì)。
④淬火方法
常用淬火方法有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火和等溫淬火。
⑵鋼的淬透性
①鋼的淬透性
鋼接受淬火時形成馬氏體的能力叫做鋼的淬透性。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往要測定淬火工件的淬透層深度—試樣表面至半馬氏體區(qū)的距離。同樣淬火條件下，淬透層深度越大，則反應(yīng)鋼的淬透性越好。鋼淬火后硬度會大幅度提高，能夠達(dá)到的最高硬度較鋼的淬硬性，主要取決于馬氏體的含碳量。
同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)，它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。
②影響淬透性的因素
鋼的淬透性由其臨界冷卻速度決定，臨界冷卻速度越小，奧氏體越穩(wěn)定，鋼的淬透性越好。
a碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)—共析鋼淬透性最好。
b合金元素—合金鋼的淬透性比碳鋼好。
c奧氏體化溫度，提高奧氏體溫度增加淬透性。
d鋼中未熔第二相，第二相越多，淬透性降低。
③淬透性曲線應(yīng)用
利用淬透性曲線，可比較不同鋼種的淬透性，淬透性是選擇鋼材的重要依據(jù)。
對于截面承載均勻的重要件，要全部淬透，如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2~1/3)，如軸類、齒輪等。
4.回火
回火—鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力防止變形或開裂（I3-28），并獲得所要求的組織和性能，將其加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常用的回火設(shè)備為回火爐（I3-29）。 回火時組織會發(fā)生轉(zhuǎn)變，組織轉(zhuǎn)變分為四個階段。
（1）馬氏體的分解
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(2) 殘余奧氏體分解
200-300℃時,由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降,Ms上升，A’分解為e-碳化物和過飽和鐵素體，即M回。
(3)e-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C
發(fā)生于250-400℃，此時，e-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。到350℃，馬氏體含碳量降到鐵素體平衡成分, 內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C組織，稱回火托氏體（I3-31），用T回表示。
(4) Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化
400℃以上，F(xiàn)e3C開始聚集長大。450℃以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅?。這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體（I3-32），用S回表示。
根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。
⑴低溫回火
回火溫度：150℃—250℃。
回火目的：降低淬火應(yīng)力，提高工件韌性，保證淬火后的高硬度和高耐磨性。
回火應(yīng)用：各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳和表面淬火零件。
⑵中溫回火
回火溫度：350℃—500℃，得到回火托氏體。
回火目的：高強(qiáng)度、硬度，高的彈性極限及屈服強(qiáng)度；具有一定的塑性、韌性。
回火應(yīng)用：Wc = 0.5—0.7%碳鋼、合金鋼制造的各種彈簧。
⑶高溫回火
回火溫度：500℃—650℃，得到回火索氏體。
回火索氏體綜合機(jī)械性能最好，即強(qiáng)度、塑性和韌性都比較好。
通常把淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理，廣泛用于各種重要的機(jī)械結(jié)構(gòu)件，特別是受交變載荷的零件。
鋼的表面熱處理
鋼的表面熱處理—僅對鋼的表面加熱，冷卻而不改變其成分的熱處理工藝，也叫表面淬火。
具體方法：將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達(dá)到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。
目的：提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限；而心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。
表面熱處理常加工的材料有：⑴ 0.4-0.5%C的中碳鋼；由于其含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過高，心部韌性下降；⑵ 鑄鐵，主要提高其表面耐磨性。
表面熱處理的加熱方法主要有兩種。
1.感應(yīng)加熱表面熱處理
基本原理：交變磁場→感應(yīng)表面電流→表面加熱，如圖1所示。
圖1 感應(yīng)加熱淬火
適用鋼種：中碳合金鋼和中碳低合金鋼，如45、40Cr、40MnB。
處理特點(diǎn)：淬火質(zhì)量好，表層組織細(xì)、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動化，缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，勞動條件差。
2.火焰加熱表面熱處理
基本原理：用乙炔、氧或煤氣、氧火焰加熱工件表面的工藝，如圖2所示。
圖2 火焰加熱淬火
處理特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：方法簡便；無需特殊設(shè)備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件。
鋼的化學(xué)熱處理
工藝: 將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中的某些元素滲入工件表層以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，從而達(dá)到“表硬心韌”的性能特點(diǎn)。
1.滲碳
滲碳目的：表面硬度，耐磨性↑，心部保持一定的強(qiáng)度和塑韌性。
滲碳方法：低C鋼在高C介質(zhì)中加熱到900℃～950℃、保溫→高碳表層（約1.0%）
滲碳工藝：
滲碳溫度—奧氏體的溶碳能力大，因此加熱到Ac1以上。溫度越高，滲碳速度越快，滲碳層越厚。避免晶粒粗大，一般加熱到900℃～950℃。
滲碳時間：滲碳時間由滲碳層厚度決定。
滲碳設(shè)備常用滲碳爐，如圖1所示。滲碳材料常用含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。
圖1 滲碳爐
滲碳后的熱處理：
淬火：
直接淬火——晶粒粗大，殘余A多，耐磨性低，變形大。
一次淬火——加熱溫度Ac3以上（心部性能↑）或Ac1以上（表面性能↑）
二次淬火——Ac3以上（心部性能↑）+ Ac1以上（表面性能↑）
低溫回火,150～200℃，消除淬火應(yīng)力，提高韌性。
2.氮化
工件表面滲入N原子，目的以提高硬度、耐磨性，疲勞強(qiáng)度和耐蝕性。
氮化溫度低(500～600℃)，時間長（20～50h），滲層薄。氮化前調(diào)質(zhì)處理、氮化后無須淬火。
工廠常用氣體氮化法和離子滲氮的方法進(jìn)行滲氮，氣體氮化法和滲碳方式一樣，不同的是介質(zhì)為氨。離子滲氮的方法如圖2所示。
圖2 離子滲氮法
