真空淬火是一种在真空环境中对金属材料进行热处理的工艺，通过精确控制加热、保温和冷却过程，实现材料性能强化。其核心原理围绕真空环境的保护作用、温度的精准控制和冷却方式的灵活调控展开，具体如下：一、真空环境：隔绝氧化与净化表面在真空炉内，通过真空泵将气压降至10⁻¹～10⁻³Pa（低真空）或更高真空度，几乎完全排除空气中的氧气、氮气、水蒸气等气体。这一环境具有两大关键作用：1.防止氧化与脱碳：金属工件加热时不会与气体发生化学反应，避免表面生成氧化皮，也不会因碳元素与气体反应导致脱碳（如钢件表面硬度下降），从而保持表面光洁度和成分均匀性。2.脱气净化：真空环境促使工件表面吸附的油脂、水分及内部溶解的气体（如氢）逸出，减少淬火后氢脆风险和内部气孔，提升材料韧性。二、加热过程：精准控温与均匀传热1.热源与温度控制：真空炉通常采用电阻加热（如钼丝、钨丝）或感应加热，通过PLC等控制系统精确调节升温速率和保温温度（误差±5℃以内），避免传统炉型因温度不均导致的变形或局部过热。2.辐射传热为主：真空环境中无空气对流，热量主要通过热辐射和工件接触传导。因此，工件需合理摆放（如悬挂或间隔放置），确保复杂形状零件（如带盲孔、凹槽的工件）各部位均匀受热。三、冷却过程：多样化方式调控组织冷却阶段通过控制速度和介质，使金属内部发生预期相变（如马氏体或贝氏体转变），常见方式包括：1.气体淬火（最常用）1.加热后向炉内充入高纯氮气、氩气或氦气，通过强制循环气流冲刷工件表面冷却。冷却速度可通过气体压力（0.1～20MPa）调节：低压力适合低淬透性材料（如低碳钢），高压力（如5～20MPa）可媲美油冷，适用于高合金钢（如模具钢）。2.优势：无介质污染，工件变形小（通常≤0.01mm/mm），易实现自动化。2.真空油淬火1.加热后将工件浸入真空炉内的淬火油槽，利用油的对流换热冷却。冷却速度介于空气和水之间，适合中碳钢（如45#钢）和合金结构钢（如40Cr），减少水淬开裂风险，避免油与空气接触产生油烟。3.真空水淬火（特殊场景）1.极少数用于铝合金等材料，需配套防暴沸装置，应用范围较窄。四、相变机制：通过冷却速度调控性能1.马氏体淬火（钢件常见）1.工件加热至奥氏体化温度（如亚共析钢Ac₃以上30～50℃），保温后快速冷却（如高压气冷或油冷），使奥氏体直接转变为马氏体。马氏体硬度高（HRC50～65），但脆性大，需配合回火消除应力。2.贝氏体等温淬火（特殊性能需求）1.加热后冷却至贝氏体转变温度区间（如300～500℃）并保温，使奥氏体转变为贝氏体。贝氏体兼具高强度和韧性，适合抗冲击零件（如齿轮、弹簧）。五、核心优势：纯净、可控、低变形与传统淬火相比，真空淬火凭借真空环境的“纯净性”和“可控性”，解决了表面氧化、脱碳、变形大及环保污染等问题，尤其适用于高精度模具、航空航天零部件、精密刀具等对性能和表面质量要求苛刻的领域。其本质是通过全流程精准调控，使金属材料获得理想的力学性能和服役寿命。

真空淬火凭借其无氧化、变形小、组织均匀的优势，广泛应用于对表面质量、力学性能和精度要求极高的领域，以下是其主要应用场景：一、精密模具制造领域应用对象：各类冷作模具（如冲压模、压铸模、拉伸模）、热作模具（如锻造模、挤压模）及塑料模具。核心价值：真空环境避免模具表面氧化脱碳，保持刃口、型腔的光洁度和尺寸精度，减少后续抛光工序。可控冷却（如气体淬火）可降低模具内部热应力，防止淬火开裂，尤其适合复杂结构模具（如多镶件模具、薄壁模具）。典型材料：模具钢（如H13热作模具钢、Cr12MoV冷作模具钢）、高速钢（W18Cr4V）。二、航空航天零部件加工应用对象：航空发动机齿轮、涡轮叶片、轴承、紧固件等关键承力部件。核心价值：真空环境可避免钛合金、高温合金（如Inconel718）等航空材料在淬火过程中与氧、氮反应，防止表面脆化或合金元素烧损。精确控制冷却速度（如高压气体淬火），确保零件获得均匀马氏体组织，提升疲劳强度和抗腐蚀性能，满足航空安全标准。典型工艺：钛合金（TC4）真空淬火+时效处理，用于制造飞机结构件。三、刀具与工具行业应用对象：高速钢刀具（如铣刀、钻头、丝锥）、硬质合金刀具（如车刀、刀片）及耐磨工具（如锯条、挫刀）。核心价值：真空淬火后刀具表面无氧化层，刃口锋利度保持性更佳，切削效率提升10%~30%。对于薄刃刀具（如剃须刀片），真空气体淬火可将变形量控制在0.005mm以内，满足高精度装配要求。典型材料：高速钢（M2、M42）、硬质合金（YT15、YG8）。四、汽车与精密机械零部件应用对象：汽车变速箱齿轮、发动机凸轮轴、精密轴承（如滚珠丝杠、导轨滑块）、医疗器械零件（如关节假体、手术刀）。核心价值：真空淬火可消除传统盐浴淬火易残留的盐渍污染，满足食品机械、医疗器械等行业的卫生要求。对于渗碳淬火件（如汽车齿轮），真空环境可避免渗碳层脱碳，保证表面硬度（HRC58~62）和心部韧性的合理匹配。典型案例：汽车半轴（40Cr钢）真空油淬火，替代传统箱式炉淬火，减少变形导致的装配不良率。五、特殊材料与高端领域应用对象：高温合金（如镍基合金）、难熔金属（如钨、钼及其合金）、稀土永磁材料（如NdFeB磁体）。核心价值：真空环境可防止稀土元素在高温下氧化挥发，保证永磁体磁性能稳定。对于钼合金等高熔点材料，真空淬火可通过精确控温避免晶粒粗大，提升材料塑性和加工性能。典型工艺：NdFeB磁体真空淬火+回火，确保剩磁（Br）和矫顽力（Hc）达标。六、替代传统有毒工艺的环保场景应用场景：替代传统氰化物盐浴淬火、有污染的水基淬火等工艺，满足环保法规要求。核心优势：真空淬火全程无废水、废气排放，尤其适合对环境敏感的地区（如工业园区环保管控区域）。减少工件清洗工序（无盐渍、氧化皮残留），降低能耗和清洗剂使用成本。

Cr12MoV、SKD11、D2、DC53、SKD61及高速钢等一类模具钢材当模具要求较高硬度时，均具有回火二次硬化的现象，所以，回火是模具钢淬火后不可缺少的后续工序。模具钢材回火温度的选取完全依据模具零件要求和力学性能而定。回火以温度高低不同分为一般有低温回火、中温回火和高温回火三种工艺方法可以选择：1.模具钢低温回火。一般为250℃以下。其目的是在尽可能保留高硬度条件下，低温回火的组织转变是淬火马氏体转变为回火马氏体，消除和降低模具钢淬火应力，淬火的组织应力得到部分缓解，其特点是可以保持淬火的高硬度；优点：回火后模具的色泽好，能保持真空淬火的白色（180℃以下），或转变成淡黄色（200~250℃）；缺点：.内应力消除不完全，模具的脆性较大，比较适用于压应力工作状态的模具（如冲头、模芯等），一般需线切割或火花加工的模具不适用低温回火；保留较多的残余奥氏体，模具的尺寸稳定性稍差；回火时间长，交货较慢；要求高耐磨的冷作模具零件采用。2.模具钢中温回火。一般为300~500℃，使淬火钢既有一定的强度和弹性又有足够的韧性和塑性，受冲击的模具零件采用。3.模具钢高温回火。一般为500~650℃之间或更高些。高温回火的组织转变为残余奥氏体转变成马氏体，同时回火马氏体中析出细密碳化物，使材料发生二次硬化，达到高硬度的要求，此时模具的残余应力较小；目的是调整模具钢的强韧性（既综合力学性能）使达到最佳的配合。作为模具钢预先热处理时，也为后续工序的表面淬火，渗氮等作组织准备，改善可加工性。此外。对某些高合金钢可获得二次硬化效果，提高硬度，耐磨性和尺寸稳定性，消除残留奥氏体。热作和塑料模具零件采用，目的是提高在模具工作温度下的韧性和耐磨性。优点：组织转变较充分，内应力较小，所以一般大型的模板和需要线切割或电加工的模具都采用高温回火；尺寸稳定性及耐磨性均优于低温回火；回火时间较短；缺点：色泽较差，不能保持真空淬火的本色，高温回火后一般为暗棕色或深蓝色，某些合金含量较低的材料还会出现薄薄的氧化皮层，因此高温回火不适用于已精加工的镜面模；模具钢回火保温时间，原则是保温时间要充分，保温不足往往造成不良后果，有时需要两次或多次回火，在保温时间上宁长勿短。尤其是所谓的快速回火，单纯为缩短时间而损害质量，是不可取的。通常规定最短不得少于1h。像余热回火（自回火），局部回火是不得已而为之，不可取。高速钢或高合金模具钢有二次硬化效应，必须反复回火2~4次。缓慢冷却效果更好，因为细微的二次碳化物在此过程中析出。

⑴退火处理退火是将金属或合金表面加热到适当的温度，保温到一定的时间，然后随炉缓慢冷却的热处理的工艺，其实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变。①退火作用a.降低钢的表面硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变变形加工；b.细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，使钢的组织成分均匀，改善钢的性能活为以后的热处理做准备；c.消除钢的内应力，以防止变形或开裂。②退火方法常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等。a.完全退火又称中结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢的冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺，适用于含碳量为0.3%~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。b.球化退火使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。c.去应力退火为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成的参与应力及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。d.再结晶退火又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热再结晶温度以上，保持适当的时间，使变形晶粒重新结晶成均匀的等抽晶粒，以消除变强化和残余应力的热处理工艺。e.等温退火就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快的冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后再空气中冷却的热处理工艺，此种退火方法主要用于冷奥氏体Ac比较稳定的合金钢。⑵正火处理正火是将钢材或钢件加热到Ac3以上表面30~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的作用：a.可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能；b.细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力；c.对含碳量小于0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火做预先热处理；d.含碳量在0.4%~0.7%的不太重要的工作可在正火状态下使用。⑶淬火处理淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和贝氏体组织的热处理工艺。、淬火作用是使过冷奥氏体进行马氏体（或贝氏体）转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。⑷回火处理回火是钢件淬硬后，再加热到低于Ac1点一下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。①回火目的a.合理的调整力学性能，使工件满足使用要求；b.稳定组织，使工件使用过程中不发生组合转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；c.降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。②回火分类按照加热温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火3类。a.低温回火回火温度在250℃以下，回火后的组织为回火马氏体﹢残余奥氏体；b.中温回火回火温度在250~500℃，回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体；c.高温回火回火温度在500~600℃，回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体，此工艺也称为调质处理（即淬火+高温回火）。主要用于中碳结构钢工件，使钢的强度、塑性、韧性达到恰当的配合，具有良好的综合力学性能，常用于高碳高合金钢（如高速钢等）的回火，回火温度在500~600℃。以使发生二次硬化作用促进残余奥氏体的转变。⑸调质处理调质是使钢件获得比退火、正火更好的综合力学性能，可作为最终热处理，也可作为模具零件淬火及软氮化前的预先热处理。⑹渗碳处理渗碳是使模具零件表面具有高硬度和耐磨性，而内部人保留原有的良好韧性和强度，属于表面强化处理。⑺氮化处理氮化是用于提高模具零件表面的高硬度和耐磨性处理，用于工作负荷不大，但耐磨要求高及要求腐蚀的模具零件。

表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。试验力(标尺)的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。　　一、维氏硬度计是测试热处理工件表面硬度的重要手段，它可选用0.5～100kg的试验力，测试薄至0.05mm厚的表面硬化层，它的精度是最高的，可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。另外，有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测，所以，对于进行表面热处理加工或大量使用表面热处理工件的单位，配备一台维氏硬度计是有必要的。　　二、表面洛氏硬度计也是十分适于测试表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度计有三种标尺可以选择。可以测试有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。尽管表面洛氏硬度计的精度没有维氏硬度计高，但是作为热处理工厂质量管理和合格检查的检测手段，已经能够满足要求。况且它还具有操作简单、使用方便、价格较低，测量迅速、可直接读取硬度值等特点，利用表面洛氏硬度计可对成批的表面热处理工件进行快速无损的逐件检测。这一点对于金属加工和机械制造工厂具有重要意义。　　三、当表面热处理硬化层较厚时，也可采用洛氏硬度计。当热处理硬化层厚度在0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用HRC标尺。

金属材料工艺性能名词简介(中)5：热处理（1）：退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。（2）：正火：指将钢材或钢件加热到Ac3或Acm（钢的上临界点温度）以上30～50℃，保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。（3）：淬火：指将钢件加热到Ac3或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。（4）：回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。（5）：调质：指将钢材或钢件进行淬火及回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。（6）：化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。（7）：固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的：主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。

 高速钢是一种高合金工具钢，高速钢自问世以来，一直是以制造金属切削刀具而著称，随着科学技术的飞跃发展，高速钢的应用范围不断扩大。从60年代开始，日本以汽车、自行车工业为中心，试用高速钢做模具取得成功，现在生产的高速钢约有15%用于制造模具。高速钢主要是用来制造冷挤压模具及冷墩压模具，特别是Mo系高速钢比W系高速钢韧性更加优越。高速钢用于模具的主要工艺难点在于热处理技术的掌握。目前我国使用最广泛的高速钢是钨系W18Cr4V（简称18-4-1）钢和钨钼系W6Mo5Cr4V2（简称6-5-4-2）钢。这两种钢的传统淬火回火工艺特点是：高温淬火后需在一次硬化范围内回火三次，以获得高硬度和热硬性，工艺规范如下表所示。主要缺点是在某些场所硬度不足。为了改善模具强韧性，近年来高速钢的传统淬火回火工艺也发生了变革。高速钢常用热处理规范钢号                                  淬火加热温度范围（℃）          回火规范  切削刀具      冷作模具  W18Cr4V                      1240-1310      1240-1250              560℃×1h×3次  W6Mo5Cr4V2              1200-1250      1180-1200              560℃×1h×3次深冷处理法原理及工艺过程高速钢的冷处理是在三十年代后期提出的，按传统概念，冷处理的目的是将淬火钢件冷却到零下（一般为-60℃――-70℃），使钢内的残余奥氏体转变为马氏体。过去工业上采用高速钢冷处理主要应用于缩短热处理生产周期，即用淬火  冷处理  一次回火来代替处理方法[2]，即在-100℃―  -196℃（液氮）处理淬火零件，其后在400℃回火一次，不必需原来2―3次的重复回火。经深冷处理后零件的硬度和耐磨性进一步改善，耐磨性可提高40%，既缩短回火时间，节省了能量，又明显提高了模具使用寿命。20世纪70年代以来，国内外对深冷处理的研究工作卓有成效，前苏联、美国、日本等国均已成功利用深冷处理提高工模具的使用寿命、工件的耐磨性及尺寸稳定性。深冷处理后的组织转变。经深冷处理的淬火高速钢不但引起了奥氏体转变，同时也引起了马氏体转变。过去几十年来强调的是残余奥氏体转变，马氏体分解这一新发现可以看作近年来高速钢深冷处理研究的新进展。高速钢种的马氏体最终转变点Mf非常低，例如W18Cr4V钢的Mf点约-100℃，因此淬火冷却到室温会残留大量的奥氏体，一般认为钢中残留较多的奥氏体是有害的，会降低钢的硬度、耐磨性及使用寿命，还使许多物理性能特别是热性能和磁性下降。试验证明：采用深冷处理可使钢中残留奥氏体降至最低极限，由下表可以看出W18Cr4V高速钢经淬火、回火后，深冷处理可以使回火后的残留奥氏体量降低24%。不同处理工艺对W18Cr4V钢残留奥氏体的影响（体积百分数%）  热处理工艺                                            残留奥氏体AR  1280℃淬火  500℃×1h×3次回火              10  -196℃深冷处理                                              7.6前苏联列宁格勒工业大学研究了-196℃液氮中15min的深冷处理对高速钢转变的影响，试验结果表明，-70℃――-75℃到-130℃――  -140℃范围内进行深冷处理时发生马氏体转变，当冷却到-196℃时转变停滞。在-90℃――-120℃温度范围内，出现试样容积的见效，这证明马氏体已部分分解并在位错面上析出了碳原子和形成了超显微碳化物。可见，社冷处理使高速钢析出碳化物的颗粒明显增多，且弥散均匀，W18Cr4V钢经深冷处理后碳化物颗粒约增加8%，W6Mo5Cr4V2钢析出的碳化物颗粒约增加76%，基体组织亦明显细化。可看出深冷处理后模具的相对耐磨性提高40%，延长深冷处理时间后，在硬度没有太大变化的情况下，相对耐磨性有所增大。高速钢模具深冷处理工艺过程为防止高速钢模具（特别是形状复杂的模具）在深冷处理中发生断裂和变脆，建议淬火后的高速钢模具在560℃回火1h再进行液氮深冷处理，然后在400℃进行最终回火30-60min，这种热处理工艺不但可以防止模具断裂和脆化，而且可以提高模具寿命1.5―2倍。

     热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。　　金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。　　加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。　　冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。　　金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。　　整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。　　退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。　　淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。　　“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。　　把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。　　表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。　　化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。　　热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。　　例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。

 模具钢完全退火的目的是：使模具钢件软化，以便于以后的机械加工或塑性变形加工；使模具钢的晶粒细化和消除内应力以及为淬火准备适宜的组织。    为了达到上述目的，模具钢完全退火的加热温度通常规定为高于AC3以上20~30℃。但模具钢中含有强碳化物形成元素，如W、Cr、钼和钒等，其奥氏体化温度应适当地提高一些。这样可是使它们所形成的碳化物能够较快地融入奥氏体中。     模具钢退火加热保温应有足够的时间使奥氏体均匀化。保温后的冷却速度应根据所欲达到的目的来决定。一般模具钢完全退火需时较长。为了缩短工艺过程的时间，保温后可尽快地把钢件聪退火加热温度降至稍低于下临界温度。此后，选用适当的冷却速度缓冷，使其在珠光体转变温度范围内转变成符合要求的金相组织和性能。     亚共析钢完全退火后所得正常组织为铁素体和珠光体。但由于冷却速度的不同，铁素体和珠光体的形状、分布以及数量（%）也不一样。钢中珠光体的百分数因冷却速度不同而有差异，珠光体中的碳含量一般也不同。因为亚共析或共析钢完全或不完全退货后，碳绝大部分存在于珠光体中（铁素体的碳含量在室温时只有0.008%）。退火后珠光体多，珠光体的碳含量就低；珠光体少，其碳的含量就高。所以在金相检验时，应注意。除非经过良好的完全退火（接近平衡状态）的钢，否则不能只凭视场中珠光体的多少来与共析成分的钢（完全退火后为100%的珠光体）比较，作出式样含碳若干的判断。

淬火目的　　淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。[1]淬火工艺　　将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。[1]　　淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和检测方法：淬火工件的硬度　　淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计测定其HRC值。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测定HRA值，而厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计测定其HRN值。[1]　　在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变硬，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。　　由于淬火后金属硬而脆，产生的表面残余应力会造成冷裂纹，回火可作为在不影响硬度的基础上，消除冷裂纹的手段之一。　　淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适，对于过大的零件，淬火深度不够，渗碳也存在同样问题，此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。　　淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1)，故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是，马氏体的脆性很大，加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火。　　表1钢中铁基固溶体的显微硬度值淬火工艺的应用　　淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求，发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整体、局部淬火和表面淬火；按加热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢，该法又称亚临界淬火)；按冷却时相变的内容，有分级淬火，等温淬火和欠速淬火等。　　工艺过程包括加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例，介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。  淬火加热温度淬火加热温度　　以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。  淬火加热温度范围由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30～50℃。从图上看，高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度参见表2。　　表2常用钢种淬火的加热温度　　实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳含量为下限，当装炉量较多，欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限；若工件形状复杂，变形要求严格等要采用温度下限。淬火保温　　淬火保温时间由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。对整体淬火而言，保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类淬火，其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。　　加热与保温是影响淬火质量的重要环节，奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在5～8级。淬火冷却　　要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体，冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷  淬火冷却却过程中，  淬火冷却表面与心部的冷却速度有-定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力，可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素，合理选择淬火介质和冷却方式。　　冷却阶段不仅零件获得合理的组织，达到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形状精度，是淬火工艺过程的关键环节单介质淬火　　工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广　　泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径　　小，大型工件不易淬透。双介质淬火　　工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷　　却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向，可　　用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻，转　　换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点，发展了分级淬火法。分级淬火　　工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在Ms点附近，工件在这一温度停　　留2min～5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的，是为了使工　　件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。分　　级温度以前都定在略高于Ms点，工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改进为在略　　低于Ms点的温度分级。实践表明，在Ms点以下分级的效果更好。例如，高碳钢模具在　　160℃的碱浴中分级淬火，既能淬硬，变形又小，所以应用很广泛。等温淬火　　工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms)，工件等温停留较长　　时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢，目的是为了获得下　　贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。表面淬火　　表面淬火是将刚件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。　　感应淬火　　感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。