固體滲碳是在固體滲碳介質(zhì)中進行的滲碳過程。滲碳劑由固體炭和催滲劑兩部分組成。固體炭可以是木炭也可以是焦炭。堿金屬或堿金屬的碳酸鹽可用作催滲劑，其醋酸鹽有更好的催滲作用和活性。固體滲碳的反應是在高溫下滲碳劑發(fā)生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高溫下分解出的CO2與熾熱的炭發(fā)生還原反應：CO2+C→2COCO氣體吸附在工件表面，在Fe的催化作用下發(fā)生滲碳反應：2CO→C(Fe)+CO2固體滲碳是在充滿滲碳劑的密封不銹鋼制箱中進行的，一股采用箱式電爐加

根據(jù)彈簧的尺寸不同，可將其分為熱成形彈簧（線徑或厚度> 10mm）和冷成形彈簧（線徑或厚度<10mm）兩大類。(1)熱成形彈簧  熱成形彈簧鋼一般用于大型彈簧或形狀復雜的彈簧。彈簧熱成形后進行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，其硬度在40~45HRC。熱處理后的彈簧往往還要進行噴丸處理，使表面產(chǎn)生硬化層，并形成殘余壓應力，以提高彈簧的抗疲勞性能，從而延長彈簧的壽命。通過噴丸處理還能消除或減輕彈簧表面的裂紋、劃痕、氧化、脫碳等缺陷的有害影響。(2)冷成形彈簧  冷

滾動軸承鋼在工作時承受著較大的集中交變應力，同時在滾動體和套圈之間還會產(chǎn)生強烈的摩擦。因此，滾動軸承鋼必須具有高的硬度和耐磨性、高的彈性極限和接觸疲勞強度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。應用最廣的軸承鋼是高碳鉻鋼，其w(C)為0.95%~1.15%，w(Cr)為0. 40%~1.65%。加入合金元素鉻是為了提高淬透性。由于滾動軸承鋼的化學成分和主要性能與低合金工具鋼相近，故在實際生產(chǎn)中，除了用來制造滾動軸承外，還常用它來制造刀具、冷沖模、量具及性能要求與滾動軸承相似的耐磨零件。滾動軸承鋼都屬于高級優(yōu)質(zhì)鋼，一般規(guī)定w(S

彈簧鋼主要用來制造各種彈性元件或有類似性能要求的零件，特別是各種彈簧，如圈簧、板簧等，是一種專用結構鋼。彈簧是利用彈性變形吸收能量以緩和振動和沖擊，或依靠彈性貯存能量以起到驅(qū)動作用。因此，彈簧的材料應具有高的彈性極限、高的強度、高的疲勞極限、足夠的塑性和韌性，一定的淬透性、低的脫碳敏感性和良好的耐熱性及耐蝕性。合金彈簧鋼w(C)一般為0.45%~0.70%。含碳量過高，塑性和韌性降低，疲勞極限也下降。合金彈簧鋼中常加入的合金元素有錳、硅、鉻、釩、鎢等。加入硅、錳主要是提高鋼的淬透性，同時也提高鋼的彈性極限，其中硅的

合金調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)淬火及高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）后使用的合金結構鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的w(C)一般為0.25%~0.50%，常加入少量鉻、錳、鎳、硅、硼等合金元素以增加鋼的淬透性，使鐵素體強化并提高韌性；加入少量鉬、釩、鈦等碳化物形成元素，可阻止奧氏體晶粒長大和提高鋼的回火穩(wěn)定性，以進一步改善鋼的性能。例如40Cr鋼是合金調(diào)質(zhì)鋼中最常用的鋼種，其強度比40鋼提高了約30%。合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造汽車、拖拉機、機床及其他機械上要求具有良好綜合力學性能的重要零件，如機床主軸、齒輪、汽車曲軸、半軸、連桿以及高強度連接螺栓等。用合金調(diào)

離子滲氮是輝光離子滲氮的簡稱，方法是將待處理的模具零件放在真空容器中，充以一定壓力(66.6~1330Pa)的含氮氣體（如氮或氮、氫混合氣）然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰、陽極之間加上400~800V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。高能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴散形成氮化層，離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強度。離子滲氮是利用了輝光放電這一

在滲碳介質(zhì)中加熱保溫，使鋼的表層滲入碳的熱處理過程稱為滲碳。一般情況下，滲碳在臨界相變點Ac3以上(850~ 950℃)進行。滲碳是一種最久遠、應用最廣泛的化學熱處理方法。滲碳后進行淬火、回火處理，可以提高模具表面的碳濃度，使硬度、接觸疲勞強度、耐磨性較心部有較大的提高，而心部仍具有一定的強度和良好的韌性。滲層組織：淬火后為碳化物、馬氏體、殘留奧氏體。滲層厚度0.3~1. 6mm，表面硬度57～63HRC。作用與特點：滲碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲勞強度，滲碳溫度較高，工件畸變較大。模具零件滲碳后，都要進行淬火

化學熱處理是將工件置入含有活性原子的特定介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）滲入工件表面，以改變表層的化學成分和組織，達到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點是既改變工件表面層的組織，又改變化學成分。它可獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。常用的化學熱處理方法包括：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硫、硫氮共滲、滲硼、硼氮共滲、滲鋁、滲鉻、滲硅、滲鋅、鹽浴滲金屬等。各種化學熱處理都是由以下三個基本過程組成的。(1)分解 &n

由于球狀石墨對基體的割裂作用小，所以通過熱處理可以改變球墨鑄鐵的基體組織，從而提高其力學性能。球墨鑄鐵的熱處理與鋼的相似，常用的熱處理工藝有以下幾種：(1)退火  退火的目的是獲得塑性好的鐵素體基體，以改善切削性能和消除鑄造應力。球墨鑄鐵的退火工藝有高溫退火和低溫退火兩種。高溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中存在滲碳體的鑄件，其工藝為：將鑄件加熱至900~950℃，保溫2～5h，隨爐緩冷至600℃左右出爐空冷；低溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中無滲碳體時，其工藝為：將鑄件加熱至720~760℃，保溫3~6h，

1)對于要求表面高硬度、高耐磨性和心部高強韌性的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。2)對滲碳層的要求：一般滲碳層厚度為0.8~1. 5mm，當壓制含硬質(zhì)填料的塑料時，模具滲碳層厚度應為1.3~1. 5mm，壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8~1. 2mm。滲碳層的w(C)為0.7%~1.0%時為佳。滲層不允許有粗大未溶的碳化物、網(wǎng)狀碳化物、晶界內(nèi)氧化等缺陷。若采用碳氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。3)滲碳溫度一般在900~920℃，保溫時間為5~10h，具體應根據(jù)

用熱處理方法提高灰鑄鐵力學性能的效果不大。因為灰鑄鐵中的片狀石墨起到了隔熱的作用，使得灰鑄鐵的導熱性很差，熱處理只能改變灰鑄鐵表面層的基體組織，不能改變灰鑄鐵件的內(nèi)部基體組織，以及石墨的形態(tài)與分布。因此灰鑄鐵熱處理主要是為了減少鑄件的內(nèi)應力，提高表面的硬度和耐磨性。灰鑄鐵常用的熱處理方法有下面幾種：1．去應力退火一些形狀復雜和要求尺寸穩(wěn)定性高的零件，如機床床身、柴油機缸體等，為減少變形和防止開裂，保證尺寸穩(wěn)定，必須進行消除內(nèi)應力的退火，又稱人工時效。去應力退火的工藝是：將鑄件加熱到500~600℃，保溫一段時間，然

冷作模具只有通過合適的熱處理工藝才能達到使用性能要求。冷作模具常用的基本熱處理工序包括正火、退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。(1)正火  消除或改善模具毛坯料的各種組織缺陷，獲得最利于切削加工的組織與硬度，改善組織，細化晶粒，為后續(xù)熱處理作好組織準備。(2)退火  冷作模具鋼常用的退火工藝主要有以下三種：完全退火、球化退火、去應力退火。(3)調(diào)質(zhì)  對于形狀復雜、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要進行強化處理（氮化）的模具，調(diào)質(zhì)應安排在粗加工之后

2Cr13、3Cr13、4Cr13屬中碳高鉻型耐蝕馬氏體不銹鋼。常用的熱處理工藝有軟化處理、調(diào)質(zhì)處理和淬火+回火等。(1)軟化處理  由于該類鋼的淬透性好，鋼經(jīng)鍛軋后在空冷條件下也會獲得馬氏體組織，所以這類鋼在鍛軋后應緩慢冷卻，并要及時進行軟化處理。軟化處理有兩種方法：第一是進行高溫回火，將鍛軋件加熱至700~ 800℃保溫2～6h后空冷，使馬氏體轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w；第二可采用完全退火，將鍛軋件加熱至840~ 900℃保溫2～4h后，以≤25℃/h冷卻至600℃后再空冷。經(jīng)過軟化處理后，2C

鋼鐵零件的氧化過程是在一般的氧化性氣體介質(zhì)（如空氣）中進行的，爐內(nèi)氣氛中的O2、CO2和水蒸氣等均是氧化脫碳性強的氣體，它們一般按下列化學反應進行，使鋼鐵的表面被氧化，即鋼在氧化性氣氛中加熱，在零件的表面將產(chǎn)生氧化物，化學分析表明氧化層從表到里依次為Fe2O3、Fe3O4、FeO，其形成的機理為表面的氧氣含量高，與鐵強烈作用生成Fe2O3，中間部分為Fe3O4，內(nèi)層形成了氧含量較低的FeO，另外隨著爐內(nèi)氧含量的增加和加熱溫度的提高，氧化層的厚度會不斷增加，因此在實際鋼鐵零件的熱處理過程中，確保要爐內(nèi)為中性或還原性氣

馬氏體時效硬化型熱作模具鋼的含碳量低，一般w(C)約為0.2%。我國研制的2Cr3Mo2NiVSi（代號PH）鋼，是典型的析出沉淀硬化型熱作模具鋼。其特點是制作的模具在淬火和較低溫度回火(≤400℃)后，硬度為40HRC，組織為板條狀馬氏體，具有良好的韌性和可加工性，加工后可直接使用。在使用過程中模具表面受熱，析出碳化物，導致二次硬化，硬度可達48HRC，而模具心部組織未發(fā)生轉變。這種熱作模具同時具有表層所需的高溫強度、硬度和心部的高韌性。由于模具的機加工成形是在熱處理淬火回火之后進行的，從而避免了熱處理變形

鋼鐵零件的熱處理的本質(zhì)是通過對零件的加熱、保溫和冷卻，使獲得的組織、硬度和力學性能等技術指標能夠滿足其設計和使用要求，因此基本的熱處理工藝參數(shù)為溫度、時間與介質(zhì)等，加熱與加熱介質(zhì)是一個不可分割的整體，它們對零件的熱處理質(zhì)量和技術指標有直接的影響，系統(tǒng)而言，任何零件的加熱必須在熱處理設備中進行，發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量是通過輻射、對流和輻射來加熱零件的，在一定的溫度和時間內(nèi)零件整體或局部均勻加熱后獲得均勻一致的組織或消除應力等，是完成零件熱處理的前提和基礎，因此加熱過程和加熱用介質(zhì)是熱處理工藝方法選擇上要重點考慮的問題。為完

鋼鐵零件熱處理后質(zhì)量的檢查是必不可少的，這是確保零件獲得要求的前提和基礎，事實證明零件使用壽命的高低與質(zhì)量密切相關，對零件熱處理后技術指標的檢測通常包括以下幾個方面：表面和內(nèi)部硬度；組織形態(tài)或結構；變形；表面硬化層深度或滲層深度；脆性；晶粒度；表面氧化與脫碳；抗拉強度；外部和內(nèi)部缺陷等，具體零件的要求，在檢驗規(guī)程中確定必要的檢驗項目，在熱處理過程中嚴格把關，則可對熱處理的質(zhì)量控制起到良好的作用。就是利用射線、超聲、電磁和滲透等物理的方法，研究零件內(nèi)部狀態(tài)的檢測技術，該類包括缺陷檢測和熱處理質(zhì)量檢測。(1)射線檢測利

熱處理的檢測設備中，對生產(chǎn)過程中的內(nèi)部組織和表面狀態(tài)的控制和檢測采用金相顯微鏡（如XJB-200型），可以判斷有無氧化脫碳，晶粒度的大小，滲層深淺，顯微組織分析，進行失效分析以及有無缺陷等檢測；對沖擊韌性的檢測采用沖擊試驗機進行，可以獲得材料的動態(tài)性能的試驗方法，它是對材料使用中至關重要的脆性傾向問題和材料冶金質(zhì)量、內(nèi)部缺陷等非常方便的檢查方法，在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品設計和科研工作中得到了廣泛的應用，習慣上用沖擊值表示材料抵抗載荷能力的大?。黄谠囼灆C用于研究零件在交變載荷作用下斷裂的能力，由于失效的機器零件約有80

鋼鐵零件的熱處理包括加熱、保溫和冷卻等基本過程，在冷卻過程中和加熱不當均有可能形成熱處理裂紋。例如零件的加熱速度過快、表面增碳或脫碳、過熱和過燒等則容易引起零件表面與內(nèi)部組織應力的不同，會出現(xiàn)表面熱處理裂紋的出現(xiàn)。另外鋼鐵零件結構設計不合理、材料選用不當、加熱和冷卻的溫度控制不正確、冷卻介質(zhì)不合適以及操作失誤等同樣有熱處理裂紋等缺陷的發(fā)生，常見的熱處理淬火裂紋基本類型有以下幾種：  (1)縱向裂紋又稱軸向裂紋，它發(fā)生在完全淬透的工件上，是由于表面產(chǎn)生的切向拉應力比軸向拉應力大，超過了該區(qū)域的斷裂

真空熱處理是指將零件在真空狀態(tài)下，進行加熱、保溫和冷卻的工藝方法。是隨著航天技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新技術，也是近幾十年來在熱處理設備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃氣爐。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實現(xiàn)對工件的加熱的，輻射加熱速度比較慢，因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻，工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低，氧氣的含量對工件的鐵元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)象的發(fā)生，保持了工件表面的原始狀態(tài)，工件清潔和光亮。 真空爐不僅用于普通的工件的淬火、回火、退火和正火．而且