第4章金屬材料熱處理

第4章金屬材料熱處理金屬材料熱處理是金屬材料在固態(tài)下，通過適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，改變材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善材料性能的一種工藝方法，也稱之為金屬材料的改性處理。熱處理工藝按其工序位置可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。預(yù)備熱處理可以改善金屬材料的加工工藝性能，為后續(xù)工序作好組織和性能準備，從而提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。最終熱處理可以提高金屬材料的使用性能，充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，保證產(chǎn)品質(zhì)量，延長零件使用壽命。根據(jù)熱處理的目的要求和工藝方法的不同，熱處理可分為三大類：1．普通熱處理：退火、正火、淬火、回火。2．表面熱處理：⑴表面淬火。⑵化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、滲金屬。3．其他熱處理：形變熱處理、超細化熱處理、真空熱處理。§4．1退火與正火退火與正火常作為預(yù)備熱處理。鑄造、鍛造和焊接后的毛坯件在熱加工過程中不僅組織粗大，成分不均勻，而且存在殘余應(yīng)力，這些缺陷使材料力學(xué)性能變差，影響切削加工性能，易使零件產(chǎn)生變形。經(jīng)過退火或正火后，可以使毛坯件組織細化，成分均勻，消除內(nèi)應(yīng)力，改善力學(xué)性能和切削加工性能，減少零件產(chǎn)生變形和裂紋的傾向。對于一些不重要或受力不大的零件，退火和正火也可作為最終熱處理。4.1.1退火退火是將鋼加熱到預(yù)定溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻（通常隨爐冷卻），獲得接近于平衡組織的熱處理工藝。退火的目的：⑴降低硬度，改善切削加工性。⑵消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與開裂傾向。⑶細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。1．完全退火完全退火是將鋼加熱到Ac3以上30-50℃，保溫一定時間后隨爐冷卻到500℃以下，再出爐空冷的熱處理工藝。完全退火主要適用于亞共析鋼和鑄件、鍛件及焊接件等，將其加熱到Ac3以上使鋼材完全奧氏體化，緩慢冷卻后獲得接近于平衡狀態(tài)的珠光體組織，使熱加工過程中造成的粗大不均勻組織均勻細化，降低硬度，提高塑性，改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。完全退火的過程所需時間較長，長達幾十小時以上，生產(chǎn)率低。2．等溫退火等溫退火是將鋼加熱到Ac3以上30-50℃，保溫一定時間后，快冷至珠光體形成溫度等溫保溫，使過冷奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w后，空冷至室溫。等溫退火與完全退火目的相同，但所需時間可縮短一半，組織也較均勻。3．球化退火球化退火是將鋼加熱到Ac1以上10-30℃，保溫較長時間后以極其緩慢的速度冷卻到600℃以下，再出爐空冷的熱處理工藝。球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼及合金工具鋼的退火，使鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體球化，降低材料硬度，改善切削加工性，并可減小最終淬火變形和開裂為以后的熱處理作準備。4．擴散退火（均勻化退火）擴散退火加熱溫度高，一般在Ac3以上150-200℃，長時間保溫（10-15h）后隨爐緩冷。擴散退火適用于合金鋼大型鑄、鍛件，目的是消除其化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性。擴散退火容易使鋼的晶粒粗大，影響力學(xué)性能，因此一般擴散退火后仍需進行完全退火或正火，以細化擴散退火中因高溫和長時間保溫所產(chǎn)生的粗大組織。5．去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火加熱溫度低于Ac1以下，一般為500-650℃，充分保溫后緩慢冷卻至200℃出爐空冷。去應(yīng)力退火加熱溫度低，在退火過程中無組織變化，適用于鑄、鍛、焊件及經(jīng)過切削加工的零件，目的是為了消除毛坯和零件中的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸及形狀，減少零件在切削加工和使用過程中的變形和開裂傾向。4.1.2正火正火是將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（共析鋼和過共析鋼）以上30-50℃，保溫適當時間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。（完全奧氏體化，偽共析轉(zhuǎn)變。）正火的目的：⑴對普通碳素鋼、低合金鋼和力學(xué)性能要求不高的結(jié)構(gòu)件，可作為最終熱處理。⑵對低碳鋼用來調(diào)整硬度，避免切削加工中粘刀現(xiàn)象，改善切削加工性。⑶對共析、過共析鋼用來消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備。正火比退火加熱溫度高，冷卻速度快，冷卻后組織中鐵素體量少，索氏體組織細，具有較高的力學(xué)性能。而且正火生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)率高、操作簡便、經(jīng)濟性好?！?．2

鋼的淬火淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上30-50℃，經(jīng)過保溫后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻的熱處理工藝。淬火可以使鋼件獲得馬氏體或貝氏體組織，以提高鋼的力學(xué)性能。淬火是強化鋼件的最主要而且是最常用的熱處理方法。4.2.1淬火加熱溫度和加熱時間亞共析鋼的淬火加熱溫度為Ac3+（30-50）℃，淬火后的組織為均勻細小的馬氏體。過共析鋼的淬火加熱溫度為Ac1+（30-50）℃，淬火后的組織為均勻細小的馬氏體和粒狀二次滲碳體，有利于增加鋼的硬度和耐磨性。如果加熱溫度過高，則二次滲碳體將全部溶入奧氏體，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，淬火組織中殘余奧氏體增多，粒狀滲碳體減少，使鋼的硬度和耐磨性降低，同時由于加熱溫度高，晶粒粗大，使鋼的脆性增大，并增加變形和開裂傾向。合金鋼的淬火加熱溫度相應(yīng)要高些，一般高于臨界點50-100℃，這是因為合金鋼中大多數(shù)合金元素難溶于奧氏體，為了使奧氏體成分均勻，提高合金鋼的淬火效果，須適當提高加熱溫度，但對含有促進奧氏體晶粒長大的少數(shù)合金元素（如Mn）的合金鋼，則加熱溫度相應(yīng)要低些。加熱時間太短會使奧氏體成分不均，甚至奧氏體轉(zhuǎn)變不完全，淬火后零件出現(xiàn)軟點淬不硬。加熱時間過長，將助長氧化、脫碳和晶粒粗大的傾向。4.2.2淬火冷卻介質(zhì)冷卻是決定鋼的淬火質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)C曲線可知，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度vc才能全部進行馬氏體轉(zhuǎn)變。但冷卻速度過快又不可避免地造成很大的內(nèi)應(yīng)力，使工件產(chǎn)生變形和開裂。理想的冷卻曲線是：在650℃以上，在保證不出現(xiàn)珠光體組織的前提下，冷卻速度可慢些；在650-400℃之間，為了避開C曲線的鼻尖，避免奧氏體分解，冷卻速度盡可能快些；在400℃以下冷卻速度可減慢，特別是在發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時（300-200℃）更應(yīng)緩慢冷卻，以減少內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，避免變形和裂紋，并能完全保證獲得馬氏體組織。但是目前還沒有發(fā)現(xiàn)完全具有這種冷卻能力的淬火冷卻介質(zhì)。使零件獲得某種冷卻速度的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)，最常用的淬火冷卻介質(zhì)分為水、鹽（堿）和油三類。水最廉價，冷卻能力很強，特點是在650-500℃時冷卻能力強，對保證工件淬硬十分有利。但在300-200℃時冷卻速度亦大，容易使工件嚴重變形和開裂，主要應(yīng)用于過冷奧氏體穩(wěn)定性較差的碳素鋼。鹽（堿）水冷卻能力比水強，因為在淬火時，水中的鹽或堿晶體在工件表面析出并氣化爆裂，有效地破壞了包圍在工件表面起隔熱作用的蒸汽膜，使冷卻速度加快，同時也破壞加熱時在工件表面上形成的氧化皮，促使其剝落。因此淬火后的工件硬度高而均勻，表面光潔。但在低溫時冷卻能力大，極易產(chǎn)生變形和開裂。因此鹽（堿）水常用于形狀簡單、淬硬層要求較深、硬度高而均勻、表面要求光潔、必須要求不嚴、截面尺寸較大的碳鋼零件。油類淬火冷卻介質(zhì)主要是礦物油，常用的是10號機油。油的粘度大，流動性差，冷卻能力低，對300-200℃時馬氏體轉(zhuǎn)變有利，可以有效地減少變形和開裂，但在650-500℃時冷卻能力差，所以主要應(yīng)用于過冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼淬火冷卻。4.2.3淬火冷卻方法1．單介質(zhì)淬火法，如碳鋼水冷、合金鋼油冷、大型碳鋼件鹽水冷卻等。2．雙介質(zhì)淬火法：將奧氏體的鋼件先浸入冷卻能力強的冷卻介質(zhì)中，冷卻至300℃左右，立即取出浸入另一種冷卻能力弱的冷卻介質(zhì)中冷卻，如先水冷后油冷，或先水冷后空冷。這種方法是馬氏體轉(zhuǎn)變在冷卻能力弱的介質(zhì)中進行，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，減少變形和開裂，缺點是不易掌握在兩種介質(zhì)中的轉(zhuǎn)換時間。3．馬氏體分級淬火法：將奧氏體化的鋼件先浸入溫度在Ms點附近的鹽?。ɑ驂A?。┲校虝r間停留，待表面與心部溫差減小后取出空冷。這種方法使工件內(nèi)外溫度基本一致，馬氏體轉(zhuǎn)變是在空氣中緩慢進行，有效地減小內(nèi)應(yīng)力，減少變形和開裂，而且硬度比較均勻，所以特別適用于形狀復(fù)雜的工件。4．貝氏體等溫淬火法：將奧氏體化的鋼件浸入溫度在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間（260-400℃）的鹽?。▔A浴）中等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，然后進行空冷。等溫淬火不僅可以使鋼件減少變形、組織均勻，而且具有較高的強度、硬度和韌性，適用于尺寸較小、形狀復(fù)雜，硬度、強度較高且有較高韌性要求的工、模具和耐磨件。5．冷處理：鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續(xù)在0℃以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝，目的是為了盡量減少鋼中殘余奧氏體而獲得最大數(shù)量的馬氏體，有利于提高鋼的硬度和耐磨性，穩(wěn)定工件尺寸，適合于要求高硬度、高耐磨性及對精度要求高的零件、模具和量具的處理?！?．3

鋼的表面淬火對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變載荷及沖擊載荷并在摩擦條件下工作的零件，如齒輪、軸類、軋輥等，不但要求表面有高的強度、硬度、耐磨性和疲勞強度，還要求零件心部有足夠的塑性和韌性，使零件的表面和心部實現(xiàn)良好的性能配合。表面淬火方法是將淬火零件表層金屬迅速加熱至相變溫度以上，而心部未被加熱，然后迅速冷卻，使零件表層獲得馬氏體而心部仍為原始組織的外硬內(nèi)韌狀態(tài)。表面淬火法所用零件材料的含碳量在0.40%-0.50%為宜。含碳量過高，會增加表面淬硬層的脆性，易開裂，而心部塑性、韌性也較差。含碳量過低，表面淬硬層的硬度和耐磨性不足，不能滿足要求。為了保證心部較好的塑性和韌性，在表面淬火前應(yīng)進行正火或調(diào)質(zhì)處理。4.3.1感應(yīng)加熱表面淬火優(yōu)點是加熱速度快，生產(chǎn)率高，工件表面氧化脫碳少、變形小，表面質(zhì)量高。奧氏體在較大的過熱度下進行，轉(zhuǎn)變速度快，晶粒細小，淬火后獲得細小隱晶馬氏體，表面硬度比一般淬火高2-3HRC，耐磨性高，脆性小。此外，表層存在較大殘余壓應(yīng)力，可提高工件疲勞強度。淬火加熱溫度及淬硬層深度容易控制，便于實現(xiàn)機械化和自動化。缺點是設(shè)備昂貴，調(diào)整和維修較復(fù)雜。4.3.2火焰加熱表面淬火設(shè)備簡單、操作方便，成本低，適用于單件、小批量生產(chǎn)的大型零件和需要局部淬火及外型復(fù)雜的工具和零件?！?．4

鋼的回火回火就是把經(jīng)過淬火的零件重新加熱到低于Ac1的某一溫度，適當保溫后，冷卻到室溫的熱處理工藝。4.4.1回火目的鋼在淬火后一般很少直接使用，因為淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體，馬氏體雖然強度、硬度高，但塑性差，脆性大，在交變載荷作用下極易斷裂；此外，淬火后組織不穩(wěn)定，在室溫下就能緩慢分解，產(chǎn)生體積變化而導(dǎo)致工件變形。因此，淬火后的零件必須進行回火才能使用?；鼗鸬哪康氖牵孩畔蚪档蛢?nèi)應(yīng)力，降低脆性，防止變形和開裂。⑵穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸和形狀，保證零件使用精度和性能。⑶通過不同回火方法，來調(diào)整零件的強度、硬度，獲得所需的韌性和塑性。4.4.2回火組織轉(zhuǎn)變及性能變化1．鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變⑴馬氏體的分解（200℃以下）：鋼的體積產(chǎn)生收縮，固溶在馬氏體中的過飽和的碳以ε碳化物彌散析出使馬氏體過飽和度減小。這種彌散的ε碳化物和與它保持共格聯(lián)系的低碳馬氏體稱為回火馬氏體（M回）。⑵殘余奧氏體分解（200-300℃）：由于溫度升高，碳原子的擴散速度加快和馬氏體不斷分解，造成體積縮小，減少了對殘余奧氏體的壓力，促使殘余奧氏體發(fā)生分解。200-300℃是貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榕c回火馬氏體近似的下貝氏體。α固溶體中仍含有0.15%-0.20%C。⑶滲碳體的形成（250-400℃）：由于碳原子析出、擴散能力增強，過飽和α固溶體含碳量下降至正常含碳量，由體心正方晶格變?yōu)轶w心立方晶格，即鐵素體。亞穩(wěn)定狀態(tài)的ε碳化物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的細顆粒狀的滲碳體，并與母相失去共格關(guān)系，α固溶體與Fe3C各形成自己的界面導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力大量消除。此階段所形成的組織為鐵素體與極細粒狀滲碳體的混合物——回火托氏體（T回）。⑷滲碳體聚集長大（400℃以上）：回火托氏體中的鐵素體晶體內(nèi)位錯密度很高，還沒有完全失去其馬氏體形態(tài)。當溫度繼續(xù)升高，內(nèi)部組織發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶轉(zhuǎn)變時，產(chǎn)生位錯密度較低的鐵素體等軸晶粒，而滲碳體也不斷聚集長大，固溶強化作用逐漸減弱?；鼗饻囟仍礁?，滲碳體質(zhì)點越大，彌散度越小，則鋼的硬度和強度越低，塑性、韌性越高。此時的組織是回火索氏體（S回）。2．回火后的組織和性能⑴回火馬氏體（250℃以下）：是由淬火馬氏體分解的極細小的高度彌散的ε碳化物分布在針狀的低過飽和α固溶體基體上，并保持共格關(guān)系，強度略有下降。⑵回火托氏體（350-450℃）：是由高度彌散的滲碳體分布在鐵素體基體上，由于滲碳體聚集長大，彌散強化逐漸減弱，硬度下降較快。⑶回火索氏體（500-650℃）：是由較細的滲碳體顆粒分布在鐵素體基體上，由于在較高溫度下，滲碳體聚集長大，顆粒比回火托氏體大，彌散強化進一步減弱，內(nèi)應(yīng)力完全消失，硬度明顯下降。淬火鋼在回火時，其硬度和強度隨回火溫度升高而下降，其塑性和韌性隨回火溫度升高而提高。其原因是由于回火溫度的提高，產(chǎn)生馬氏體分解，滲碳體析出和聚集長大，固溶強化消失，彌散強化減弱，內(nèi)應(yīng)力消除的過程而形成。回火組織與過冷奧氏體直接分解的組織相比，均具有較優(yōu)的性能。在硬度相同時，回火托氏體與回火索氏體比托氏體、索氏體具有較高的強度、塑性和韌性。其主要原因是過冷奧氏體直接分解出來的滲碳體是片狀滲碳體，而回火組織轉(zhuǎn)變的是顆粒狀滲碳體。片狀滲碳體在受力時容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋和具有較大的脆性，所以受交變應(yīng)力和沖擊作用的重要零件應(yīng)采用淬火和高溫回火處理，以獲得較高的力學(xué)性能。4.4.3回火工藝及應(yīng)用1．低溫回火回火溫度范圍為150-250℃，回火組織是回火馬氏體，硬度為55-64HRC。低溫回火的主要目的是降低鋼的淬火應(yīng)力和減少脆性，并保持高硬度和高耐磨性，適用于刃具、量具、模具、滾動軸承及滲碳、表面淬火的零件。2．中溫回火回火溫度范圍為350-500℃，回火組織是回火托氏體，硬度為35-45HRC。中溫回火的目的是獲得高的彈性極限和屈服強度，并具有一定的韌性和抗疲勞能力。適應(yīng)于各種彈簧、鍛模。3．高溫回火回火溫度范圍為500-650℃，回火組織是回火索氏體，硬度為25-35HRC。高溫回火的目的是獲得較高強度的同時，還有較好的塑性和韌性。廣泛適應(yīng)于處理各種重要的零件，特別是受交變載荷和沖擊作用力的連桿、曲軸、齒輪和機床主軸等。也常作為精密零件和模具、量具的預(yù)備熱處理，以獲得均勻組織、減小淬火變形，為后續(xù)的表面淬火、滲氮作好組織準備。生產(chǎn)中常把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。4.4.4回火脆性淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象，即在此溫度區(qū)間產(chǎn)生的組織，其沖擊韌性反而顯著降低，這種現(xiàn)象稱為回火脆性。第一類回火脆性（不可逆回火脆性、低溫回火脆性）：是淬火鋼在300℃左右回火時所產(chǎn)生的回火脆性。產(chǎn)生的主要原因是：鋼在此溫度范圍內(nèi)，碳化物沿馬氏體的晶界析出并不斷增厚，形成脆性薄殼，降低了基體斷裂強度。低溫回火脆性不易消除，應(yīng)避免在此溫度區(qū)間回火。第二類回火脆性（可逆回火脆性、高溫回火脆性）：是含有鉻、錳、鎳等元素的合金鋼淬火后，在脆化溫度區(qū)（400-550℃）回火，或經(jīng)更高溫度回火后緩慢冷卻通過脆化溫度區(qū)所產(chǎn)生的脆性。這種脆性可通過高于脆化溫度的再次回火后快冷消除，消除后如再次在此回火溫度區(qū)回火，或更高溫度回火后緩慢冷卻通過脆化溫度區(qū)，則重復(fù)出現(xiàn)。產(chǎn)生的主要原因是鋼中鉻、錳、鎳等元素本身在回火時易產(chǎn)生晶界偏析，而且還促使其他雜質(zhì)元素偏聚在晶界，造成高溫回火脆性。防止和減弱第二類回火脆性的方法有：⑴上述合金鋼材回火時，提高加熱溫度到500-650℃，回火后快冷，抑制偏析和偏聚。⑵大型合金鋼材零件無法實現(xiàn)快冷時，可向鋼中添加鉬、鎢、鈮等合金元素，可消除或延緩雜質(zhì)元素在晶界的偏聚，減輕回火脆性。⑶盡量提高合金的純度，減少氮、氧、磷等雜質(zhì)元素的含量。⑷采用變形熱處理或二次淬火，改善雜質(zhì)元素的分布狀態(tài)，避免偏聚?！?．5

鋼的淬透性4.5.1鋼的淬透性鋼的淬透性是在規(guī)定的淬火條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。通常用在規(guī)定的淬火條件下（工件尺寸、淬火介質(zhì)）所能獲得的淬硬層深度來表示。淬硬層深度是從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度值處的垂直距離。而規(guī)定硬度值處是指馬氏體和非馬氏體組織各占50%的半馬氏體區(qū)。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它不受其他外部工藝條件的影響，而鋼的淬硬層深度雖然取決于鋼的淬透性，但規(guī)定條件如果改變，淬透性高的鋼材淬硬層深度不一定深。鋼的淬硬性是指鋼在淬火時所能獲得的最高硬度，淬硬性大小主要決定于馬氏體的含碳量。馬氏體含碳量越高則淬硬性越高。在馬氏體含碳量相同的條件下，馬氏體量越多，則淬硬性越高。淬硬性是反映鋼材在淬火時的硬化能力。影響鋼的淬透性主要是鋼的臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越小，鋼的淬透性越大。影響臨界冷卻速度的原因主要是：⑴鋼的含碳量：越遠離共析成分，臨界冷卻速度越大，鋼的淬透性越小。⑵合金元素：大多數(shù)合金元素都能增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界冷卻速度，使鋼的淬透性明顯提高。⑶鋼中未溶物質(zhì)：鋼中形成的碳化物、氧化物和其他非金屬夾雜物等未溶入奧氏體的物質(zhì)，有促進奧氏體分解的作用，使臨界冷卻速度增大，鋼的淬透性降低。4.5.2淬透性的測試方法1．臨界直徑法：是鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部或50%馬氏體組織的最大直徑（稱為臨界直徑）的方法。2．端淬試驗法：是用標準尺寸的端淬試樣（Ф25×100mm），經(jīng)奧氏體化后，在專用設(shè)備上對其一端面噴水冷卻。冷卻后將試樣沿軸線方向磨出一個縱向小平面，從淬火端開始，每隔一定距離測一次硬度，將硬度變化與距水冷端面距離繪成曲線，此曲線稱為淬透性曲線。45鋼半馬氏體區(qū)至端面的距離大約是3mm，而40Cr鋼是10.5mm。該距離越大，淬透性越大。因而40Cr鋼的淬透性大于45鋼。由于鋼材化學(xué)成分和晶粒度的波動，手冊上所查各鋼種的淬透性曲線是一個范圍，這種波動曲線的范圍稱為淬透性帶。淬透性帶越窄，表明鋼的性能越穩(wěn)定。4.5.3淬透性與選材的關(guān)系⑴在承受交變載荷和動載荷下，整體截面均勻受力、應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜的大型重要零件，要求零件表面和心部力學(xué)性能一致。如：連桿、鍛模、錘桿等零件，應(yīng)選用淬透性高的鋼材。⑵受交變應(yīng)力和振動的彈簧類零件，不允許在工作時產(chǎn)生塑性變形，要求較高的屈強比和疲勞強度，也應(yīng)選用淬透性好的鋼材。⑶受彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的軸類零件，受力時應(yīng)力分布不均勻，最大應(yīng)力集中在表層，心部受力很小。如汽車半軸、機床主軸、發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸等，只要保證淬透零件半徑或厚度的1/3即可，可以選用較低淬透性的鋼。⑷工具類工件，特別是各種刃具，為保證刃具的強度、硬度均勻一致，要求選用高強度、高硬度、高耐磨性、高淬透性的材料。根據(jù)淬透性選擇材料時必須考慮工件的尺寸效應(yīng)。§4．6

固溶熱處理與時效強化固溶熱處理是將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的工藝。時效處理是合金工件經(jīng)固溶熱處理后在室溫或稍高于室溫保溫，以達到沉淀硬化的目的，這時在金屬的過飽和固溶體中形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化，提高材料的性能。奧氏體不銹鋼的固溶熱處理是將鋼加熱到1050-1150℃，使碳化物全部溶解到奧氏體中，然后水淬快冷，阻止冷卻過程中碳化物和鐵素體的析出，并且使其不發(fā)生相變過程，保證室溫下仍為單相奧氏體狀態(tài)。經(jīng)固溶熱處理后的奧氏體不銹鋼材料軟化，強度降低而塑性提高。§4．7

鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。可分為：滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、滲鋁、滲硼、滲硫等。4.7.1滲碳為了增加鋼件表層的含碳量和一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。滲碳處理廣泛應(yīng)用于表層要求高硬度、高耐磨性及疲勞強度，而心部要求一定強度和高韌性的零件，如：汽車主軸和變速齒輪。滲碳材料是低碳鋼和低合金鋼，滲碳后經(jīng)淬火、低溫回火來滿足性能要