鋼在加熱、冷卻時所發(fā)生的相變與原子擴散速度有關(guān)。合金鋼中存在的合金元素會對原子的擴散速度產(chǎn)生影響。碳化物形成元素使碳的擴散速度減慢，碳化物形成元素不易析出，析出后也較難聚集長大。非碳化物形成元素（除硅外）則有增大碳擴散速度的作用。合金元素都能增大鐵原子間的結(jié)合力，使鐵的擴散速度下降。合金元素在固溶體中的擴散速度也比碳的擴散速度低得多。因此，在其他條件相同時，合金鋼擴散型的相變過程比碳素鋼緩慢，熱處理時應(yīng)引起注意。(1)合金元素對奧氏體形成速度的影響  合金鋼在加熱時，合金元素會改變碳的擴散速度，

為進一步提高零件的使用性能和加工零件的質(zhì)量，降低制造成本，有時還把兩種或幾種加工工藝混合在一起，構(gòu)成復(fù)合加工工藝。例如把塑性變形和熱處理結(jié)合一起，形成形變熱處理新工藝等。目前在軋鋼生產(chǎn)中廣泛采用的控制軋制與控制冷卻技術(shù)從本質(zhì)上講也屬于形變熱處理，即軋制和熱處理相結(jié)合的復(fù)合加工工藝。形變熱處理是將塑性變形和熱處理有機結(jié)合在一起的一種復(fù)合工藝。該工藝既能提高鋼的強度，又能改善鋼的塑性和韌性，同時還能簡化工藝，節(jié)省能源。因此，形變熱處理是提高鋼的強韌性的重要手段之一。形變熱處理雖有很多優(yōu)點，但增加了變形工序，設(shè)備和工藝條

耐熱鋼按正火狀態(tài)下組織的不同，可分為鐵素體型鋼、珠光體型鋼、馬氏體型鋼、奧氏體型鋼等。(1)珠光體型耐熱鋼  這類鋼450~ 600℃范圍內(nèi)，按碳的質(zhì)量分數(shù)及應(yīng)用特點可分為低碳耐熱鋼和中碳耐熱鋼。低碳珠光體型耐熱鋼具有優(yōu)良的冷熱加工性能，主要用于鍋爐鋼管等，常用的牌號有15CrMn、15CrMo、12CrMoV等。中碳珠光體型耐熱鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用具有優(yōu)良的高溫綜合力學(xué)性能，主要用于耐熱的緊固件、汽輪機轉(zhuǎn)子、主軸、葉輪等，常用的牌號有25Cr2MoVA、35CrMoV等。(2)馬氏體型耐熱鋼&n

熱作模具鋼，要進行反復(fù)鍛造，其目的是使碳化物均勻分布。鍛造后要退火，其目的是消除鍛造應(yīng)力、細化組織、降低硬度，以便于切削加工。熱作模具鋼的最終熱處理一般為淬火及高溫（或中溫）回火，以獲得均勻的回火索氏體（或回火托氏體）組織，硬度為40HRC左右，具有一定的強度和較高的韌性。一般冷作模具鋼在鍛造之后需進行球化退火，目的是消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，改善可加工性，細化晶粒，為淬火做好組織準備。冷作模具鋼的最終熱處理為淬火和低溫回火，最終熱處理后的組織為回火馬氏體、未溶碳化物和少量殘留奧氏體。與碳素工具鋼相比，由于合金元素的

球墨鑄鐵的感應(yīng)淬火本質(zhì)上與鋼沒有區(qū)別，但由于處理前的鑄造組織較粗、成分不均勻，因此鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度較高，在快速加熱中轉(zhuǎn)變不易完成。感應(yīng)淬火主要適用于珠光體為基體的球墨鑄鐵。以鐵素體為基體的球墨鑄鐵，由于感應(yīng)加熱太快，碳來不及向奧氏體固溶及擴散，淬火后馬氏體硬度不高，并保留有大量未轉(zhuǎn)變的鐵素體，所以硬度低。因此以鐵素體為基體的球墨鑄鐵，感應(yīng)淬火前先要經(jīng)過正火轉(zhuǎn)變成珠光體再進行。感應(yīng)加熱溫度常采用850~1000℃，淬火層組織為細針狀馬氏體及球狀石墨，過渡層為小島狀馬氏體和細小的鐵素體，感應(yīng)處理后具有很好的耐磨

等溫轉(zhuǎn)變圖反映過冷奧氏體在等溫條件下的轉(zhuǎn)變規(guī)律，可以用來指導(dǎo)等溫熱處理工藝。但是，鋼的正火、退火、淬火等熱處理以及鋼在鑄、鍛、焊后的冷卻都是從高溫連續(xù)冷卻到室溫的。所謂鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變指的是在一定冷卻速度下，過冷奧氏體在一個溫度范圍內(nèi)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變可變的外部因素就是過冷奧氏體的冷卻速度，研究連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變實質(zhì)上就是研究冷卻速度對過冷奧氏體分解及分解產(chǎn)物的影響，而這種影響又是通過溫度起作用的。連續(xù)冷卻過程實際上是過冷奧氏體通過了由高溫到低溫的整個區(qū)間。連續(xù)冷卻速度不同，到達各個溫度區(qū)間的時間以及在各個溫度區(qū)間停

將金屬工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學(xué)成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。和表面淬火不同，化學(xué)熱處理后的工件表面不僅有組織的變化，而且也有化學(xué)成分的變化?？梢哉f，鋼的化學(xué)熱處理就是改變鋼的表層化學(xué)成分和性能的一種熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，心部在具有良好的塑性和韌性的同時，還可獲得較高的強度。通過適當?shù)幕瘜W(xué)熱處理還可使鋼件表層具有減摩、耐腐蝕等特殊性能。因此，化學(xué)熱處理工藝已

高溫形變熱處理是將鋼加熱至Ac3以上，在穩(wěn)定的奧氏體溫度范圍內(nèi)進行變形，然后立即淬火，使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變并回火得到所需要性能的熱處理工藝（見圖1）。由于形變溫度遠高于鋼的再結(jié)晶溫度，形變強化效果易于被高溫再結(jié)晶所削弱，故應(yīng)嚴格控制形變后至淬火前的停留時間，形變后要立即淬火冷卻。高溫形變熱處理和一般熱處理相比，在提高鋼的抗拉強度和屈服強度的同時，還能改善鋼的塑性和韌性。圖1   高溫形變熱處理工藝過程示意圖高溫形變熱處理適用于一般碳素鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)零件以及機械加工量不大的鍛件或軋材，如連桿、曲軸、彈簧、葉

球墨鑄鐵的力學(xué)性能主要取決于金屬基體，通過熱處理控制奧氏體化溫度、保溫時間和冷卻條件可以改變奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物碳的質(zhì)量分數(shù)，從而可以顯著改善球墨鑄鐵的力學(xué)性能。在熱處理過程中，石墨作為球墨鑄鐵中的一個相，也參與相變過程。石墨的存在相當于一個儲碳庫，形成鐵素體球墨鑄鐵時，碳全部或大部分集中于石墨這個儲碳庫中。球墨鑄鐵熱處理加熱時，球狀石墨表面的碳有部分溶入奧氏體，供應(yīng)必要的碳量?？刂萍訜釡囟瓤梢钥刂茒W氏體中含碳量，從而可以得到低碳馬氏體或者高碳馬氏體。奧氏體化后的球墨鑄鐵在Ar1以下緩慢冷卻時析出石墨，或沉積在原來石

球墨鑄鐵退火熱處理工藝包括消除內(nèi)應(yīng)力退火、高溫退火和低溫退火三種。球墨鑄鐵消除內(nèi)應(yīng)力退火一般是以75～100℃/h的速度加熱到500~ 600℃，根據(jù)鑄件壁厚可按每25mm保溫1h來計算，而后空冷。這種方法消除鑄件90%~95%的應(yīng)力，可提高鑄件的塑性及韌性，但組織并沒有發(fā)生明顯改變。高溫退火是將鑄件加熱到900~ 950℃，保溫1～4h，進行第一階段石墨化，然后爐冷至720~780℃，保溫2~8h，進行第二階段石墨化。如果在900~950℃保溫后爐冷至600℃空冷，則由于第二階段石墨化沒有進行，將得到珠光體球墨鑄

將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900~950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳滲層的工藝方法叫做滲碳。齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機器零件經(jīng)過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。而心部仍保持低碳含量，具有良好的塑性和韌性。因此，滲碳可使同一材料制作的機器零件兼有高碳鋼和低碳鋼的性能，從而使這些零件既能承受磨損和較高的表面接觸應(yīng)力，同時又能承受彎曲應(yīng)力及沖擊載荷的作用。根據(jù)滲碳劑的不同，滲碳方法有固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。常用的是前兩種，

白口鑄鐵件具有大量的萊氏體（奧氏體和滲碳體的共晶體，奧氏體在低溫下會發(fā)生分解）和條狀滲碳體，經(jīng)長時間退火，此種白口鑄鐵件組織會轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體+球狀石墨（白心）或珠光體+球狀石墨（黑心）。經(jīng)過這種處理后的鑄鐵稱為可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵常用的熱處理方式有退火、淬火及回火等。種類工藝規(guī)范目的適用范圍退火1、加熱到900-970℃保溫，加熱過程中石墨形核，高溫保溫后大塊碳化物消失2、高溫保溫后迅速冷至725-740℃保溫，進行第一階段石墨化3、第一階段石墨化后，還冷到鑄鐵相變點以下進行第二階段石墨化，在2-17℃/h冷速下形成完

低溫形變熱處理是將鋼加熱至奧氏體狀態(tài)，迅速冷卻至Ac1點以下、Ms點以上過冷奧氏體亞穩(wěn)溫度范圍進行大量塑性變形，然后立即淬火并回火獲得所需要的性能的熱處理工藝。塑性變形可采用鍛造、軋制或拉拔等加工方法。該工藝僅適用于珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)之間( 400~550℃)有很長孕育期的某些合金鋼。在該溫度區(qū)間進行變形可防止珠光體或貝氏體相變。低溫形變熱處理在鋼的塑性和韌性不降低或降低不多的情況下，可以顯著提高鋼的強度和疲勞極限，提高鋼抗磨損性和耐回火性。低溫形變熱處理比高溫形變熱處理具有更高的強化效果，且塑性并不降低。

1、冷作模具鋼的化學(xué)成分 模具鋼是用于制造模具的鋼種。根據(jù)工作條件的不同，模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼等。冷作模具鋼是指用于制造在冷態(tài)下變形或分離的模具的鋼，如沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉絲模和滾絲模等。由于冷作模具在工作時，刃口部位承受很大的壓力、彎曲力和沖擊力，模具與坯料之間有強烈的摩擦，因此，冷作模具鋼的性能要求與刃具鋼相似，要求具有高強度、高硬度、足夠的韌性和良好的耐磨性。對于高精度的模具，要求其熱處理變形小，以保證模具的加工精度，大型模具還要求具有良好的淬透性。冷作模具鋼的化學(xué)成分

鋼經(jīng)淬火后，其內(nèi)部組織是不穩(wěn)定的，在不同的回火溫度下，將發(fā)生不同的組織轉(zhuǎn)變，如馬氏體的分解，碳化物的析出、聚集和長大，殘留奧氏體的分解及α相的再結(jié)晶等，合金元素對這些轉(zhuǎn)變都會產(chǎn)生影響。(1)提高淬火鋼的耐回火性  耐回火性是指淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力。不同的鋼在相同溫度回火后，強度、硬度下降少的，其耐回火性較高。由于合金元素溶人馬氏體，使原子擴散速度減慢，因而在回火過程中馬氏體不易分解，碳化物不易析出，析出后也較難聚集長大，特別是強碳化物形成元素，使合金鋼在相同溫度回火后強度、硬

銹鋼按化學(xué)成分分為鉻不銹鋼、鎳鉻不銹鋼、鉻錳不銹鋼等。按正火狀態(tài)的金相組織分為馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼五種類型。常用的不銹鋼的牌號、熱處理、性能等描述如下：(1)鐵素體型不銹鋼  常用的鐵素體型不銹鋼中，Wc<0.15%，WCr=12%~30%，屬于鉻不銹鋼。鉻是縮小奧氏體相區(qū)的元素，17%的鉻可使相圖中的奧氏體相區(qū)消失，獲得單相的鐵素體組織，即使將鋼從室溫加熱到高溫(960~1100℃)，其組織也無顯著變化。其耐大氣與耐酸能

低合金刃具鋼的熱處理工藝與碳素工具鋼基本相同，但淬火變形、淬火開裂傾向較小。刃具熱處理包括預(yù)備熱處理（球化退火）和最終熱處理（淬火和低溫回火）。由于低合金刃具鋼屬于過共析鋼，鋼中碳化物較多，一般要進行鍛造來改善碳化物的分布，但鍛造后硬度較高，難于切削加工，故鍛后應(yīng)進行球化退火。低合金刃具鋼的最終熱處理為淬火和低溫回火。由于加入了合金元素，低合金刃具鋼的淬透性較好，淬火可采用油淬或分級淬火，有效地減小了淬火應(yīng)力和淬火變形。淬火和低溫回火后的組織為細的回火馬氏體、碳化物顆粒和少量殘留奧氏體，硬度可達60HRC以上。

在實際生產(chǎn)中，由于灰鑄鐵本身力學(xué)性能比較低，通常只用于一些支承與減摩零件，一般以退火處理為主，為了提高強度與耐磨性，可以采用正火處理與表面熱處理等方法。在灰鑄鐵生產(chǎn)中僅采用以下幾種熱處理方法。1．消除鑄造應(yīng)力的低溫退火當形狀復(fù)雜且壁厚不均勻的鑄件澆注后冷卻時，因各部分的冷卻速度不同，往往形成很大的殘留內(nèi)應(yīng)力。這不僅要降低鑄件的強度，而且在切削加工后，因應(yīng)力重新分布會引起鑄件變形，對精度要求較高的復(fù)雜鑄件，在切削加工前，應(yīng)進行消除應(yīng)力的低溫退火。這種退火方法有時也稱為時效。熱處理工藝是將鑄件以60~100℃/h的速度

由于合金滲碳鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)低，生產(chǎn)中常將低、中淬透性的合金滲碳鋼在鍛造之后進行正火熱處理以提高硬度，改善可加工性；對于高淬透性的合金滲碳鋼，可將零件在鍛造之后進行一次空冷淬火，再于650℃左右進行高溫回火熱處理，得到回火索氏體組織以利于切削加工。為保證零件表面具有高的硬度和耐磨性，一般應(yīng)在滲碳后進行直接淬火或一次淬火及低溫回火熱處理。熱處理后零件表層獲得高硬度和高耐磨性的回火合金馬氏體和合金碳化物組織，表面硬度一般為58~64HRC。心部組織和硬度由合金滲碳鋼的淬透性和尺寸而定，心部若淬透，回火后為低碳回火合金馬

對于承受交變應(yīng)力、對綜合力學(xué)性能要求較高的球墨鑄鐵件，如連桿、曲柄等可采用調(diào)質(zhì)熱處理。淬火加熱溫度為880~920℃，保溫后一般采用油淬火得到細片馬氏體，再經(jīng)550~600℃回火，其組織為回火索氏體加球狀石墨，調(diào)質(zhì)熱處理后不僅強度高，抗拉強度可達800~ 1000MPa，而且塑性、韌性比正火狀態(tài)好，但僅適用于小型鑄件，尺寸過大時，內(nèi)部淬不透，調(diào)質(zhì)效果不好。球墨鑄鐵淬火后硬度可達到58~60HRC，但脆性大，必須進行回火，球墨鑄鐵的回火也分為低溫回火(140~250℃)、中溫回火(350~500℃)和高溫回火(500