熱處理就是把金屬材料加熱到預(yù)定的溫度，并在此溫度下保持一定的時(shí)間，然后以預(yù)定的速度冷卻下來的一種綜合性工藝過程，它包括鋼的奧氏體化、淬火和回火3個(gè)主要步驟。鋼熱處理的目的是強(qiáng)化鋼材、使其發(fā)揮出潛在的能力，是提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命的關(guān)鍵之一。

一、主要淬火工藝簡介

在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鋼的化學(xué)成分、工件的形狀和尺寸，以及技術(shù)要求等來選擇淬火方法。選擇合適的淬火方法可以在獲得所要求的淬火組織和性能條件下，盡量減小淬火應(yīng)力，從而減小工件變形和開裂的傾向。目前常用且成熟的淬火方法有如下幾種：

1、單液淬火

單液淬火法是將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件，淬入某種淬火介質(zhì)中，連續(xù)冷卻至介質(zhì)溫度的淬火方法。這是簡單的淬火方法。一般情況是將碳鋼在水中淬火、合金鋼在油中淬火，尺寸小于3—5mm的碳鋼工件也可以在油中淬火。

為了減小單液淬火時(shí)的淬火應(yīng)力，常采用預(yù)冷淬火曲法，即將奧氏體化的工件，在淬入淬火介質(zhì)之前，先在空氣中或預(yù)冷爐中冷卻一段時(shí)間，待工件冷至臨界點(diǎn)附近的溫度時(shí)，再淬入淬火介質(zhì)中冷卻，以減小工件與淬火介質(zhì)間的溫差，減小熱應(yīng)力，從而減小工件變形和開裂的傾向。

單液淬火方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。但是，工件在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷卻速度較快，容易產(chǎn)生較大地組織應(yīng)力，從而增大工件變形、開裂的傾向。因此，只適用于形狀簡單、尺寸小的工件。

2、雙介質(zhì)淬火

雙介質(zhì)淬火是將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件先在冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)中快速冷卻，在鋼件還未達(dá)到該淬火介質(zhì)溫度之前某一溫度取出，然后再轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)中繼續(xù)冷卻，使過冷奧氏體在緩慢冷卻條件下轉(zhuǎn)變成馬氏體。這種方法既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區(qū)的冷卻速度，減小組織應(yīng)力，從而減小工件變形、開裂的傾向。

一般采用水-油雙介質(zhì)淬火方法，即用水作為快冷淬火介質(zhì)，用油作為慢冷淬火介質(zhì);也可以先水后空氣、先油后空氣等。但由于水淬油冷時(shí)不可避免的會(huì)將水帶入油中，嚴(yán)重影響淬火油的實(shí)用性能所以并不提倡。

3、分級(jí)淬火法

分級(jí)淬火是將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件先淬入高于該鋼點(diǎn)的熱浴中停留一定時(shí)間，待工件各部分與熱浴的溫度一致后，取出空冷至室溫，在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火方法。這種淬火方法由于在馬氏體轉(zhuǎn)變前工件各部分溫度已趨均勻，并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉(zhuǎn)變，這樣不僅減小了淬火熱應(yīng)力，而且顯著降低組織應(yīng)力，因而有效地減小或防止工件淬火變形和開裂。

分級(jí)淬火方法由于冷卻介質(zhì)溫度較高，工件在熱浴中的冷卻速度較慢，對(duì)于截面尺寸較大的工件很難達(dá)到其臨界淬火速度。因此，只適用于尺寸較小的工件，如刀具、量具和要求變形小的精密工件。在分級(jí)淬火時(shí)，為提高奧氏體的穩(wěn)定性，應(yīng)適當(dāng)提高淬火加熱溫度，一般比正常淬火加熱溫度約高出30-80。

分級(jí)淬火介質(zhì)的溫度也可略低于點(diǎn).此時(shí)由于溫度比較低，冷卻較劇烈，故可應(yīng)用于較大工件的淬火。

4、等溫淬火法

等溫淬火是將加熱至奧氏體狀態(tài)的工件淬入溫度稍高于此點(diǎn)的鹽浴中等溫.保持足夠長時(shí)間，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，然后取出在空氣中冷卻的淬火方法。

等溫淬火與分級(jí)淬火的區(qū)別在于前者獲得下貝氏體組織，由于下貝氏體的強(qiáng)度、硬度較高，而且韌性良好，同時(shí)由于下貝氏體的比容比馬氏體的比容小，而且組織轉(zhuǎn)變時(shí)工件內(nèi)外溫度一致，故淬火組織應(yīng)力也較小。因此等溫淬火可以顯著減小工件變形和開裂的傾向。適用于處理用中碳鋼、高碳鋼或低合金鋼制造的形狀復(fù)雜、尺寸要求精密的工具和重要機(jī)器零件，如模具、刀具、齒輪等。同分級(jí)淬火一樣，等溫淬火也只能適用于尺寸較小

5、延時(shí)淬火

這種方法是將奧氏體化后的工件，出爐后先放置一段時(shí)間，使工件的溫度降低一些，特別是薄壁處與尖角處的溫度降低一些(但仍應(yīng)高于組織轉(zhuǎn)變溫度)，然后再浸入各種淬火介質(zhì)中冷卻到室溫的處理，稱為延時(shí)淬火。采用這種方法必須考慮到鋼的化學(xué)成分，只有淬透性好、奧氏體化比較穩(wěn)定、臨界冷卻速度較低的鋼種才適宜采用這種方法。二、熱處理油的性能要求

熱處理工藝中使用到的冷卻介質(zhì)分兩大類：水溶液和油。水溶液主要含高分子聚合物、醇類;油主要是指礦物油。熱處理油被列入1997年通過的“中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品(l類)的分類第x部分：u組(熱處理)”，石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)熱處理油(sh 0564)詳細(xì)規(guī)范了各種熱處理油的技術(shù)要求。根據(jù)熱處理工藝和材料的不同，采用不同類型的熱處理油。以礦物油為基礎(chǔ)油的產(chǎn)品有：普通淬火油、快速淬火油、光亮淬火油、快速光亮淬火油、真空淬火油、等溫分級(jí)淬火油和回火油等。