它能发挥材料潜力，提高机械产质量量，延长机械使用期限和节约金属材料，所以热处理就是：将金属在固态下通过加热，保温和不同的冷却方式，改变金属内部组织结构，从而得到所需性能的操作工艺，既然热处理能改变钢的一切性能，那么首先给大家叙述一下金属材料的一些性能常识和碳钢的一些常识： 金属材料的性能分为两类： ① 使用性能：即金属材料在使用过程中所表现出来的特性。例如“机械性能、物理性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能等化学性能。 ② 工艺性能：即金属材料在使用过程中所表现出来的特性。例如“铸造性能、压力加工（即塑性成型）性能，焊接性能等。 金属材料的机械性能有：强度、塑性、硬度、冲击性能、疲劳强度等。 ① 强度：指金属材料对在静力作用下所引起变形或断裂的抵抗能力。 ② 塑性：指材料受外力作用产生变形，外力去除后材料不能恢复原来形状的变形称为塑性变形；材料产生塑性变形而不破断的性能称为塑性。 ③ 硬度：指指表面抵抗其它硬物体压入的能力，或者是材料对局部塑性变形的抗力称为硬度。 ④ 冲击性能：指材料抵抗冲击载荷而不破裂的能力叫做冲击韧性。 ⑤ 疲劳强度：指受大小和方向周周改变的交变载荷作用下，金属零件发生破坏时的能力值比静载荷拉伸试验的屈服极限（σs）还低，称为金属疲劳。 ⑥ 工艺性能有：可延展性、可锻性、可切削性、可焊接性、可铸造性等。 金属材料通常分为黑色金属和有色金属两类。钢、铁、铬、锰为黑色金属。除此以外的金属称为有色金属。 碳钢即碳素钢，指含碳量小于2.06%的铁碳合金。 通常含碳量≤0.25%叫低碳钢；含碳量在0.25%～0.6%叫中碳钢；含碳量在0.6%～1.4%叫高碳钢。 钢除含铁、碳两种元素外还含有硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）等杂质。 ① 碳钢含碳的影响：碳钢的硬度是随含量的增加而增高，塑性韧性随之下降。 ② 含硅的影响：硅是作为脱氧剂加入钢中，硅能够消除氧化铁对钢的不良影响。 ③ 含锰的影响：锰是炼钢时用作脱氧剂加入钢中残存的元素，锰能消除钢中的氧化硫、氧化铁的有害作用，降低钢的脆性，改善钢的加热工性，提高钢的强度。 ④ 含硫的影响：硫是钢中的有害元素，它能使钢产生热脆性，降低钢的加热工性，时焊接性有影响，容易导致焊缝热裂，必须严格控制。 ⑤ 含磷的影响：磷是由矿石带到钢中来的，它使钢产生冷脆性，务必严格控制。 碳素结构钢是用于制造各种工程结构和机器零件，这类钢属于低碳钢和中碳钢，是生产中应用最多的钢种。 碳钢结构牌号是以钢材厚度或直径不大于16mm钢的屈服极限（σs）数值划分的，它的表示方法是由代表屈服点的字母（Q）屈服点（极限）数值，质量等级符号A、B、C、D及脱氧方法符号C·F——沸腾钢、B——半镇静钢、Z——镇静钢、TZ——特殊镇静钢等四部分按顺序组成。 优质碳素结构钢：按国家标准GB699-88规定，优质碳素结构的编号方法是以平均合碳量万分数表示，例如：牌号30，表示含碳量为0.30%的钢，称为30号钢。 碳素工具钢：主要用于制造要求高硬度，高耐腐性及一定韧性的刀具、量具、模具。其编号方法是用“碳”或“T”后加数位，数字表示钢平均含碳量的千分之几，例如：牌号T7、T3，分别表示含碳量为0.7%和0.3%的碳素工具钢。 合金结构钢通常分低合金结构钢、合金结构钢（渗碳钢、调质钢）、弹簧钢、轴承钢、易切钢等几种。 在合金渗碳钢中，低碳的称合金渗碳钢、中碳的称合金调质钢。主要用于制造重的机器零件及各种工程结构。 合金结构钢包括刀具钢、模具钢、量具钢等合金工具钢。 滚动轴承钢是用来制造滚动轴承中的滚柱、滚珠、滚针和套圈的专用钢种。 在钢中加入一定量的硫、铅、磷及微量的钙等合金元素，使其成为切削加工性良好的钢，这类钢称为易切削钢。 高速工具钢：是热硬性，而磨性较高的高合金工具钢。 特殊性能钢具有特殊的性能的零件。 不锈钢酸钢包括：不锈钢与耐酸钢，通常将这两类称为不锈钢。 耐热钢：指在高温条件下仍能保持足够强度和抵抗氧化而不起皮的钢。包括抗氧化钢和热强钢两类。 耐磨钢：指在严重磨损和强烈冲击载荷下才能发生硬化。其硬度可达HB450-550的钢通常指高锰钢。 下面再简单叙述一些有关铸铁的常识。 铸铁：指含碳量>2.11%（常为2.5%-4%）的一种铁碳合金。铸铁除含碳外，还含有硅、锰、磷等合金元素。铸铁是工业上应用较广泛的结构材料。 根据碳在铸铁中以不同的形态存在，可分为下列几类： ① 白口铸铁：指碳以渗碳体的形态存在于铸铁中（少量渗于铁素体），其断口呈银白色称为白口铸铁。 ② 灰口铸铁：指碳几乎全部以片状石墨存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁，是工业上应用最的铸铁。 ③ 球墨铸铁：指碳以球状石墨存在。具有比灰口铸铁更高的机械性能。 ④ 可锻铸铁：指碳以团絮状石墨存在，具有较高的机械性能，以塑性和韧性有明显提高。 ⑤ 蠕墨铸铁：指碳以介于片状与不球状之间的石墨形态存在，形似蠕虫状石墨。 ⑥ 合金铸铁：（特殊性能铸铁）指在铸铁中加入一些铬、钛、铜等合金元素。使铸铁具有耐磨、耐热及耐蚀性的特殊性能。但机械性能低，脆性大。 我们知道自然界中的103种元素，金属元素占有81种，那么合金是怎样形成的？ 合金是一种金属元素和另外一种或几种元素熔合一起形成的一种具有金属特殊的新物质。所有固体物质可分为晶体和非晶体两类。 晶体具有以下一些特点： ① 有固定的熔点。 ② 原子量规则排列。 ③ 晶体在不同方向上性能不一样。 因此所有固态的金属和合金都是晶体，假想把原子看成一个点，并用直线将各个点连接起来，就构成了一个假想的空间格子，称它为晶格。 金属的晶格常见的有三种： ① 体心立方晶格。 ② 面心立方晶格。 ③ 密排六方晶格。 有关金属的晶体结构及基础常识再此恕不详示。 铁碳合金最基本的组织有以下几种： ① 铁素体。 ② 奥氏体（奥氏体强度、硬度不高）塑性较好，没有磁性。 ③ 渗碳体（即铁与碳形成的化合物称渗碳体）结构很复杂，硬度高、强度低、脆性在、塑性、韧性很低；Fe3C含碳量为6.6%，溶点为1600℃。 ④ 珠光体：即由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体。 下面简述一些热处理常见基础常识。 热处理分普通热处理和表面热处理两种： 普通热处理工艺：退火、正火、淬火、回火。 表面热处理分表面淬火（即：火焰加热、感应回热）和化学热处理（即渗碳、氧化、碳氮、共渗、渗金）。 奥氏体是怎么形成的？它是在二相界面上有晶格扭曲或原子制成排放絮乱等缺陷，原子处于高能量状态，有利于奥氏体核的形成。 马氏体主要有板条状马氏体和片状体两种基本形态，含碳量低的钢容易得到核条状马氏体，含碳量高的钢则容易得到片状马氏体。 马氏体的转变特征有： ① 速度快。 ② 无扩散性。 ③ 在一个温度范围内转变。 ④ 相变不完全。 马氏体的性能：由于固溶强化，晶格严重畸变，位错及时效硬化等。使塑性变形抗力大为增加，提高了硬度，马氏体的比容最大，它随含碳量的增加而增大，当含碳量为0.6%时达最大值。 影响Ｃ曲红的固素有： ① 碳的影响。 ② 合金元素的影响。 ③ 回热温度和保温时间的影响。 退火分为下面几种： ① 完全退火。 ② 不完全退火。 ③ 等温退火。 ④ 述化退火。 ⑤ 扩散退火。 ⑥ 去应力退火。 ⑦ 再结晶退火。 正火的主要应用范围是： ① 改善低碳钢和某些低碳合金结构钢。（例如： 20Cr、20CrMn Ti等的切削加工性）。 ② 消除过共折钢中的网状渗碳体，为球化退火作准备和减少淬火后的脆性。 ③ 作为中碳钢及中碳合金结构钢制造的较重零件淬火前的预先热处理，细化锻轧后的晶粒，减少淬火时的变形与开裂，提高淬火质量。 ④ 作为要求不高的普通结构零件最终热处理，可取消铸件或锻体中存在的过热缺陷，细化晶体，提高机械性能。 ⑤ 代替某些大型或形状复杂零件的淬火。 淬火的目的是： ① 提高钢的耐磨和硬度性能。 ② 提高钢的综合机械性能。 ③ 使钢获得一定的物理化学性能。 淬火的冷却介质有：水、盐水溶液、碱水溶液、矿物油等。 淬火冷却介质在使用上先用应尽可满足以下要求：除应在过冷奥氏体不稳定区域有较快的冷却速度和在马氏体转变的低温有较慢的冷却速度外，还应具有粘度小，流动性好，无公害，性能稳定，不易变质，使用安全可靠，不腐蚀工件，淬火后易表面洁净，易于清洗等。 在生产中常用的淬火方法有： ① 单液淬火。 ② 双液淬火。 ③ 预冷淬火。 ④ 局部淬火法。 ⑤ 马氏体分极淬火。 ⑥ 等温淬火。 钢的淬透性指：钢在淬火时获得淬硬层深度的能力，通常指：由工件表面到半马氏体层，即马氏体与氏体各占50%的深度。 淬火钢回火时的组织特征有下面几种： ① 回火马氏体。 ② 回火屈氏体。 ③ 回火索氏体。 ④ 回火珠光体。 生产上回火的种类分：低温回火、中温回火、高温回火。 钢的化学处理包括： ① 分解。 ② 吸收。 ③ 扩散。 化学热处理的类型分为： ① 以提高工件表面硬度，耐磨性和疲劳性能或耐腐蚀性能为目的。 ② 以提高工件的化学稳定性（耐腐蚀、抗氧化）延长使用寿命，提高工件耐磨性。 渗碳：指将工件放于含碳介质中加热到高温，保持一定时间，使碳原子渗入工件表面的过程。 渗碳的方法有：固体渗碳、气体渗碳、液体渗碳三种方法。 固体渗碳法是：将工件分层，工件相互之间，工件与箱壁之间有一定间隙，装入有渗碳剂的铁箱中，盖子上插入试棒用耐火泥将箱密封，然后送入加热炉内回热到900-950℃，保温一定时间，工件表面就可得到渗碳层。 渗碳后的热处理方法有： ① 直接淬火法。 ② 一次淬火法。 ③ 二次淬火法。 渗氮是：将已除油净化的工件放入密封的已预先排除空气的回热炉（常用井式炉中加热），并通入渗氮剂。使氮原子渗入钢件表面的过程。 常用的渗氮方法有；气体渗氮和离子渗氮两种方法。 碳氮共渗：指工件表面同时渗入碳和氮原子的热处理方法称为碳氮共渗。 碳氮共渗有两种方法： ① 低温气体碳氮共渗。 ② 中温气体碳氮共渗。 常用铸铁的热处理方法有： ① 除应力退火。 ② 消除白口退火。 ③ 表面淬火。 ④ 球墨铸铁热处理。 热处理中常见的缺陷有： ① 过热和过烧。 ② 氧化和脱碳。 ③ 硬度不足或出现软点。 变形和开裂。
