摘要：钢的热处理工艺就是根据钢的热处理原理，将工件放在一定的介质中加热、保温和冷却，通过改变其表面的或内部的组织结构来控制其性能的方法。各种机器零件的形状和尺寸、性能要求和所用钢材是多种多样的，因此钢的热处理工艺方法也有许多种。这里只对常用的热处理工艺予以介绍。
关键词：机械;制造;过程;热处理;方法;应用
钢的热处理工艺就是根据钢的热处理原理，将工件放在一定的介质中加热、保温和冷却，通过改变其表面的或内部的组织结构来控制其性能的方法。各种机器零件的形状和尺寸、性能要求和所用钢材是多种多样的，因此钢的热处理工艺方法也有许多种。
1、钢的退火和正火
退火和正火都是应用非常广泛的热处理工艺，在机械零件加工过程中，正火和退火经常作为预先热处理工序，一般安排在铸造和锻造之后、粗加工之前，目的在于消除前一工序所带来的某些缺陷，改善切削性能，为后续工序做组织准备。但对要求不高的工件，也可作为最终热处理。
1．1退火
将钢加热到临界点A1以上或以下的某一温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，使其组织结构达到平衡状态的热处理工艺称为退火。根据钢的成分和工艺目的的不同，退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火和去应力退火。
1．1．1完全退火
完全退火所需的时间比较长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时，甚至几天时间，才能完成。完全退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般是作为重要件的预先热处理，也可作为一些不重要工件的最终热处理。
1．1．2等温退火
等温退火所需的冷却时间比完全退火的要短得多，这大大提高了热处理炉的利用率，缩短了生产周期。例如，高速钢采用完全退火需要15~ 20h、而采用等温退火所需时间约等温退火对于亚共析钢可替代完全退火；对于共析钢、过共析钢，可替代球化退火。但由于受到设备条件、工作尺寸等方面的限制，与等温退火相比，还是完全退火的应用更为普遍。
1．1．3球化退火
球化退火是一种不完全退火，主要用于共析钢和过共析钢及合金工具钢，其目的在于降低硬度，提髙塑韧性，改善切削加工性能，使钢宁的碳化物球化，为后续的淬火作组织准备。球化退火后得到粒状珠光体，是粒状渗碳体分布在铁素体基体上的混合物。
1．1．4均匀化退火
均勾化退火是将铸件加热到略低于固相线的温度，均匀化退火主要用于消除某些具有化学成分偏析的祷钢及锻轧件。
1．1．5去应力退火
去应力退火是将钢件加热到低于某一温度，保温后随炉缓慢冷却到160℃以下出炉空冷。去应力退火是一种无相变的退火，主要用来消除工件在铸、锻、焊、热轧、冷拉及切削加工等工序中的残余内应力，稳定尺寸，防止后续工序中工件变形和开裂。一般情况下，去应力退火应安排在精加工之前,或在淬火之后进行。
影响去应力效果的主要因素是退火加热温度，温度越高，应力消除越彻底。但过髙的加热温度又会使氧化、脱碳现象严重。而保温时间的影响则不明显。
1．2正火
正火与完全退火的作用相似，它们的主要差别是冷却速度。退火冷却速度慢，获得接近平衡组织；正火冷却速度较快，得到的是非平衡的珠光体组织，而且生产周期短，操作简单。过共析钢正火后可消除网状碳化物，所以正火是最常用的消除网状碳化物的热处理工艺。碳的含量在0．4%以下的中低碳钢都可用正火代替完全退火。因此，正火是一种优先采用的预先热处理工艺。一些大直径工件也可以用正火做为最终热处理。
2、钢的淬火和回火
2．1淬火
淬火的实质是钢经奥氏体化后进行冷却而发生马氏体转变或贝氏体转变。淬火的主要目的在于提高钢的硬度，它是使钢强化的最重要的方法。各种工具、模具、量具、滚动轴承等都需要通过淬火来提高硬度和耐磨性。
淬火工艺的关键是淬火温度的确定与淬火冷却介质的选择。淬火温度是指钢件淬火时的加热温度，要根据钢的化学成分来确定。在淬火工艺中所采用的冷却介质称为淬火介质，常用的有油、水、盐水等，其冷却能力依次增加。淬火介质对保证淬火工艺的实施起至关重要的作用。
选用淬火冷却介质的基本原则是：在保证奥氏体在冷却过程中只发生马氏体转变或贝氏体转变的前提下，尽可能缓慢冷却。因为快冷就不可避免地生成很大的内应力和变形，甚至引起开裂。因此，较为理想的淬火介质应该是在曲线的“鼻尖”附近快冷，即工件的冷却速度大于马氏体临界冷却速度。
迄今为止，人们对淬火介质曾进行了广泛深入的研究，已推出了许多新型的淬火介质，但目前工厂中常用的淬火介质还是水和油。
水最便宜而且冷却能力较强，水的化学稳定性很高，热容量较大，一般碳素钢多用它作为冷却介质。淬火用的油主要是矿物油,油的冷却能力在高温区较低，在低温区较高，合金钢多用它来进行淬火。
目前，热处理技术已发展到能控制淬火后的组织性能及能减小变形的各种淬火工艺方法。这些方法的选择应根据工件材料及其对组织、性能、尺寸精度的要求而定。而且在保证技术要求的情况下，优先选用简便经济的淬火工艺。
2．2回火
淬火是钢件强化的一道最基本的热处理工序。回火是紧接着淬火之后的后续处理。即是将淬火后的钢加热到Ac1以下温度，保温一段时间，再冷至室温的热处理工艺。
回火转变是典型的扩散性相变，本质是淬火马氏体分解及碳化物析出、聚集长大的过程。回火的目的是为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低淬火钢的脆性，稳定工件的组织和尺寸。淬火与回火的结合，能满足各种机械零件对性能提出的不同要求。
根据加热温度的不同，回火可分为以下几种：低温回火,这种回火可以获得回火马氏体组织，主要是为了降低钢中残余应力和脆性，而保持钢在淬火后得到的髙硬度和髙耐磨性；中温回火，淬火钢在此温度范围内可得到回火托氏体组织，有较高的弹性极限、屈服极限和一定的塑性、靱性。主要适用于各种弹簧钢及热锻模等处理；高温回火，经过高温回火可获得索氏体组织,基体残余应力基本消除。
3、钢的表面热处理
在各种机器中，像齿轮、轴和销子这样一些零件是在动载荷和摩擦条件下工作。它们在工作时要求表面具有高的硬度和耐磨性，还要求心部有髙的强度和韧性，以传递很大的转距和承受相当大的冲击载荷，即要求“表硬心韧”。采用前述几种热处理工艺难以兼顾这两方面的要求，为此生产中广泛采用表面热处理的方法来满足这些工件的性能要求。所谓表面热处理，是指只对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的工艺。
参考文献
[1]张立波. 化工机械制造.北京：中国石化出版社．2008
[2]孙秀敏. 化工机械 北京：中国石化出版社.2009.