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(jìn)行。滲碳是一種最久遠(yuǎn)、應(yīng)用最廣泛的化學(xué)熱處理方法。滲碳后進(jìn)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(qiáng)度、耐磨性較心部有較大的提高，而心部仍具有一定的強(qiáng)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(qiáng)度，滲碳溫度較高，工件畸變較大。模具零件滲碳后，都要進(jìn)行淬火

化學(xué)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(xué)成分和組織，達(dá)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(xué)成分。它可獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)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(xué)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(xué)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(xué)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(yīng)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(qiáng)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(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時，模具滲碳層厚度應(yīng)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(yīng)根據(jù)

用熱處理方法提高灰鑄鐵力學(xué)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(dǎo)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(yīng)力，提高表面的硬度和耐磨性?；诣T鐵常用的熱處理方法有下面幾種：1．去應(yīng)力退火一些形狀復(fù)雜和要求尺寸穩(wěn)定性高的零件，如機(jī)床床身、柴油機(jī)缸體等，為減少變形和防止開裂，保證尺寸穩(wěn)定，必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退火，又稱人工時效。去應(yīng)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(dá)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(xì)化晶粒，為后續(xù)熱處理作好組織準(zhǔn)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(yīng)力退火。(3)調(diào)質(zhì)  對于形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要進(jìn)行強(qiáng)化處理（氮化）的模具，調(diào)質(zhì)應(yīng)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(yīng)緩慢冷卻，并要及時進(jìn)行軟化處理。軟化處理有兩種方法：第一是進(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)行的，爐內(nèi)氣氛中的O2、CO2和水蒸氣等均是氧化脫碳性強(qiáng)的氣體，它們一般按下列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(xué)分析表明氧化層從表到里依次為Fe2O3、Fe3O4、FeO，其形成的機(jī)理為表面的氧氣含量高，與鐵強(qiáng)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(dǎo)致二次硬化，硬度可達(dá)48HRC，而模具心部組織未發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種熱作模具同時具有表層所需的高溫強(qiáng)度、硬度和心部的高韌性。由于模具的機(jī)加工成形是在熱處理淬火回火之后進(jìn)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(xué)性能等技術(shù)指標(biāo)能夠滿足其設(shè)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(shù)指標(biāo)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(shè)備中進(jìn)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(yīng)力等，是完成零件熱處理的前提和基礎(chǔ)，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(chǔ)，事實證明零件使用壽命的高低與質(zhì)量密切相關(guān)，對零件熱處理后技術(shù)指標(biāo)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(jié)構(gòu)；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(qiáng)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(yán)格把關(guān)，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(shù)，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(shè)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(jìn)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(jī)進(jìn)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(guān)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(shè)計和科研工作中得到了廣泛的應(yīng)用，習(xí)慣上用沖擊值表示材料抵抗載荷能力的大?。黄谠囼灆C(jī)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(jī)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(dāng)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、材料選用不當(dāng)、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(yīng)力比軸向拉應(yīng)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(jìn)行加熱、保溫和冷卻的工藝方法。是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新技術(shù)，也是近幾十年來在熱處理設(shè)備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃?xì)鉅t。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

零件熱處理淬火后，在油中后冷卻將黏附有殘油、鹽渣以及其他污物等，一般采用堿性3%～5%的水溶液清洗，可以去掉零件的表面的附著物，一般清洗設(shè)備有清洗槽和清洗機(jī)兩類。(1)清洗槽該槽的結(jié)構(gòu)形式與淬火槽相似，為了增加清洗的效果，槽內(nèi)有加熱器裝置，清洗液被加熱后進(jìn)行零件的清洗。為確保清洗的效果，要求確保清洗液的成分和溫度應(yīng)符合要求，要定期地更換和清理底部的臟物，撈去漂浮的油物等，確保零件表面的清潔。清洗槽的工作環(huán)境差，但清洗效果好，尤其是對在硝鹽、低溫分級鹽浴等淬火的零件具有明顯的作用，對于鹽浴淬火的零件要在清洗槽內(nèi)煮沸，

電阻爐是熱處理過程中占有較大比重的熱處理加熱設(shè)備，因此其應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)作業(yè)的工作方式，分為周期性作業(yè)爐和連續(xù)性作業(yè)爐兩種，電阻爐是用電阻發(fā)熱體供熱的一類設(shè)備，靠電熱元件（作成螺旋狀）的熱輻射或?qū)α鞯葋砑訜崃慵?，電阻爐是以電為熱源，通過爐內(nèi)布置的電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來進(jìn)行零件的加熱的，國產(chǎn)電阻爐的編號采用漢語拼音+阿拉伯?dāng)?shù)字來表示，編號的一般格式為前面有三個漢語拼音字母，后面為兩組數(shù)字。第一個字母R代表電阻爐，第二個字母表示設(shè)備的特點（J-加熱，Y-鹽浴，Q-氣體滲或保護(hù)氣等），第三個字母表示爐膛的形式（X-

奧氏體型熱作模具鋼的優(yōu)點是在任何狀態(tài)下均能保持奧氏體組織，固溶時效后在700~800℃仍保持較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。缺點是易產(chǎn)生冷加工硬化，機(jī)加工較困難，線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性差，降低了鋼的熱疲勞性能，不適用于強(qiáng)水冷的模具。5Mn15Cr8Ni5Mo3V（代號5Mn15）、7Mn10Cr8Ni10Mo3V2（代號7Mn10）鋼屬于高錳系奧氏體型熱作模具鋼，適于制作使用溫度高于700℃而低于900℃、工作應(yīng)力較高、形狀簡單的模具，如鋼件擠壓模、高溫合金擠壓模、銅合金擠壓模、粉末燒結(jié)模等。Cr14Ni25Co2V、4C

真空爐在我國的發(fā)展時間不長，由于生產(chǎn)成本高和一次性投資大，因此其應(yīng)用的范圍也受到一定的限制，在國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家真空爐的數(shù)量在23%以上，與可控氣氛爐基本相當(dāng)，其發(fā)展的進(jìn)度很快，機(jī)械化程度和工藝水平更高，幾乎可以實現(xiàn)金屬材料的全部熱處理工藝，如淬火、回火、退火、滲碳、氮化、滲金屬等熱處理工藝，完成氣淬、油淬、硝鹽淬和水淬等淬火處理。對工模具鋼而言，在真空爐內(nèi)加熱時，減少了輻射換熱，加熱的速度緩慢，零件的各部分受熱均勻，因此變形量很小。冷卻后的零件表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)，故零件具有良好的綜合作用，疲勞強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度明顯提高

熱處理設(shè)備是完成零件的熱處理操作的重要工藝裝備，隨著對零件技術(shù)要求的提高，對設(shè)備的性能和技術(shù)指標(biāo)有了更嚴(yán)格的規(guī)定，首先熱處理設(shè)備要確保工藝參數(shù)的實現(xiàn)，其次要求操作簡單、減輕體力勞動、易于機(jī)械化或自動化、生產(chǎn)效率高，再次要求節(jié)能降耗、環(huán)保。這些是我們選擇設(shè)備和使用設(shè)備進(jìn)行零件的熱處理必須要考慮和思考的問題。熱處理設(shè)備的種類很多，根據(jù)零件材料和設(shè)計要求，應(yīng)根據(jù)具體的熱處理特點來選用相應(yīng)的設(shè)備。一般而言熱處理設(shè)備是由加熱設(shè)備、冷卻設(shè)備、輔助設(shè)備、常用測溫儀表等幾大部分組成的，因此熱處理設(shè)備是一個零件熱處理系統(tǒng)的總稱，它們

熱處理加熱（回火）設(shè)備是完成零件熱處理的最關(guān)鍵的裝備，根據(jù)特點可分為加熱爐和加熱裝置兩類，加熱爐通常包括電阻爐、鹽浴爐、燃料爐、真空爐、流動粒子爐等，加熱裝置有電阻加熱、電接觸加熱、感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱、離子注入等，下面主要介紹常用的熱處理加熱設(shè)備，便于操作者在進(jìn)行零件熱處理時參考。加熱設(shè)備的類型很多，各自具有不同的加熱方式，可從不同的角度和特點分類，根據(jù)零件的熱處理要求，選擇符合技術(shù)要求的加熱設(shè)備，加熱設(shè)備和回火設(shè)備的最大區(qū)別在于溫度不同，因此回火設(shè)備的最高使用溫度不超過750℃。①按照加熱源