热处理四把火：正火，退火，回火，淬火。

热处理分类及硬度检测方法热处理工件的硬度使用硬度计检测。

PHR系列便携式表面洛氏硬度计十分适用于检测表面热处理工件的硬度，可以测试有效化深度超过0.1mm的各种表面热处理工件。

操作简单、使用方便、价格较低，可直接读取硬度值。

表面热处理分为两大类，一类是表面淬火回火热处理，另一类是化学热处理，其硬度检验方法如下：化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。

经淬火和低温回火后，工件表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而工件的芯部又具有高的强韧性。

化学热处理工件的主要技术参数是硬化层深度和表面硬度。

硬化层深度还是要用维氏硬度计来检测。

检测从工件表面到硬度降到50HRC那一点的距离。

这就是有效硬化深度化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，只是渗氮厚的厚度较薄，一般不大于0.7mm，这时就不能再采用洛氏硬度计了。

零件如果局部硬度要求较高，可用感应加热等方式进行局部淬火热处理，这样的零件通常要在图纸上标出局部淬火热处理的位置和局部硬度值。

零件的硬度检测要在指定区域内进行。

硬度检测仪器可采用洛氏硬度计，测试HRC硬度值，如热处理硬化层较浅，可采用表面洛氏硬度计，测试HRN硬度值。

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。

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。

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。

当表面热处理硬化层较厚时，也可采用洛氏硬度计。

当硬化层厚度在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。

维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。

相应的换算表在国际标准ISO、美国标准ASTM和中国标准GB/T中都已给出。

在沈阳天星网站的技术资料栏目中这三种换算表都可以找到。

热处理技术可以分为三大类：一般热处理、化学热处理与形变热处理。

一般热处理是单纯利用温度变化改善金属的组织与性能的热处理方法。

包括：①退火。

即把金属加热到临界点以上温度，获得高温相，然后缓慢冷却，使金属在接近平衡的条件下发生固态相变，以改善金属在凝固、范性形变、焊接或以前的热处理过程中产生的组织；也可以把金属加热到不发生相变的温度，使金属得以消除内应力，或使经受冷变形的金属发生回复和再结晶。

退火是使金属内部组织趋近于平衡状态的热处理。

若在获得高温相后以中速冷却，使金属获得比退火组织较细的组织，以达到与退火相似的效果，同时起着提高性能的作用，则称为正火。

②淬火。

把金属加热到临界点以上温度,获得高温相，然后急剧冷却，获得不平衡组织,以保持高温相或形成亚稳相，借以利用高温相的良好性能，并为下一步热处理作准备。

如在高温下只发生第二相溶解（基体不发生相变），然后急冷，将高温固溶状态保留到室温。

则称为固溶热处理。

③回火。

淬火的后继处理,把淬火后的不平衡组织，加热到临界点以下温度,使金属重新趋近于平衡的组织；并且控制相变的进程，使金属获得合宜的组织和性能。

经固溶处理后在室温或通过加热到某个较低温度以促进第二相脱溶的工艺，则称为“时效处理”。

化学热处理利用金属中的扩散和合金相的形成等规律,使金属在特定的可控介质中,从表面渗入不同元素，改变金属表面层的化学成分和组织结构，并可在随后的热处理中使金属发生所需要的相变，以改善其化学、物理或力学性能的方法。

通常渗入的元素有：碳、氮、硼、氧、硫、铝、铬、硅、钒、钛等，也可以同时渗入多种元素。

化学热处理可以在气态、液态或固态介质中进行。

形变热处理在金属塑性加工过程中，利用金属范性形变与相变规律，特别是形变与相变的动态交互作用，控制金属内部的组织，提高其综合性能。

目前重要的工艺发展有控制轧制和锻后余热淬火。

这些工艺既提高金属的性能，又降低能源消耗。

热处理工艺为了使热处理达到预期的目的，必须选择可能发生某种相变的金属或合金，同时必须选择能够控制其组织变化的热处理工艺制度(加热与冷却制度)。

在钢的热处理中，用连续冷却时过冷奥氏体转变图将上述两方面统一起来，使实际工件经热处理后获得所需要的组织。

加热使金属获得高温相。

高温相的状态决定了金属在冷却过程中发生相变的能力。

为了保证在热处理过程中金属表面化学成分不发生改变，广泛应用了可控保护气氛或真空热处理。

高密度能量热处理，如电感应加热、离子轰击热处理、激光加热与电子束加热等可以有效地强化热处理工艺、节约能源。

电感应加热利用感应电涡流的集肤效应，将金属表面层迅速加热到高温后淬火，已是较成熟的工艺,被广泛地运用于热处理生产。

离子轰击热处理是在低气压电场下使气体介质离子化，在高电压下高能量离子轰击金属表面，把工件表面层迅速加热到所需温度、并把离子注入金属表面层，达到改变其化学成分和组织结构的目的。

离子轰击热处理在氮化处理已表现出其优越性，正迅速地扩展到其他化学热处理，激光加热和电子束加热与激冷相结合可在更宽广的范围内改变金属表面的组织与性能（见非晶态金属）。

钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。

常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。

1.退火退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉加热保温冷却冷或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。

退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。

钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。

使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。

退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。

2.正火将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。

正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。

正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。

故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。

大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。

一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。

3.淬火将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。

淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。

也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。

所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。

钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。

所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。

冷却速度小于临界冷却速度得不到马氏体组织，但冷却速度过快，会使钢中内应力增大，引起钢件的变形，甚至开裂。

马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。

马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。

所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。

同样马氏体的塑性与韧性也与钢的含碳量有关，含碳量低，马氏体的塑性，韧性就较好。

4.回火钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。

因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。

通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。

根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。

（1）低温回火淬火钢件在250℃以下的回火称为低温回火。

低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。

如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。

（2）中温回火淬火钢件在250℃～500℃之间的回火称为中温回火。

淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。

（3）高温回火淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。

淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。

所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。

轴类零件应用最多。

淬火+高温回火称为调质处理。

5.表面热处理仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。

（1）表面淬火仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。

其热处理的特点是用快速加热的方法把钢件表面迅速加热到淬火温度（这时钢件的心部温度较低），然后快速冷却，使钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。

这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力学性能（一般表面淬火前进行了调质处理）。

例如齿轮工作时表面接触应力大，摩擦利害，要求表层高硬度，而齿轮心部通过轴传递动力（包括冲击力）。

所以中碳钢制造的齿轮是调质处理后，再经表面淬火。

表面淬火由于采用的快速加热方法不同有：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火。

感应加热表面淬火又由于电源频率不同有高频淬火、中频淬火。

（2）化学热处理将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面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。