金属热处理：改善零件力学性能的关键工艺

     热处理技术能够有效消除零件的残余应力，提高材料的机械性能，并且改善金属的切削加工性。因此，热处理成了制造业生产加工过程中非常常用的工艺。热处理技术按照不同目的，可以分为两大类：预备热处理和最终热处理，它们的作用从字面上来看已经非诚清楚了，下面我们来了解一下这两大类热处理方式包含的具体内容和注意事项。

    预备热处理：最终热处理的准备工序

    预备热处理是在最终热处理前进行的准备工作，它的主要作用是改善加工性能、消除内应力，并且为最终热处理准备良好的金相组织。它主要包括退火、正火、时效处理和调质这几种工艺。

    退火可以达到降低金属硬度的目的，经过退火处理的金属材料更加易于切削，主要作用对象是含碳量在0.5%以上的碳钢和合金钢。而正火则可以适当增加材料硬度，避免在切削时发生粘刀现象，主要作用对象是含碳量在0.5%以下的碳钢和合金钢。退火和正火都通常被安排在毛坯制造和经过加热以后，以及粗加工开始之前来进行。由于它们都能够使材料晶粒细化、组织均匀，因此都可以作为后续热处理的准备工序。

    时效处理能够消除毛坯中的内应力，避免后续加工中出现应力变形。很多零件在精加工之前都需要进行时效处理，但次数却依据具体情况而存在差异。精度要求一般的零件只需要进行一次；而对精度要求较高的，如座标镗床的箱体等，往往要进行两次或者两次以上的时效处理；另外，还有一些刚性较差的精密零件，为稳定零件的加工精度，也需要在粗精加工之间进行多次时效处理。

    调质就是淬火后进行的高温回火处理，它能够改善毛坯的综合力学性能，获得均匀细致的回火索氏体组织，因此既可以作为表面淬火和渗氮处理的预备热处理，也可以作为一些硬度和耐磨性要求不高的零件的最终热处理工序。

    最终热处理：提升硬度、强度、耐磨性

    最终热处理的目的是为了提高材料提高硬度、强度和耐磨性等力学性能，使其符合对于零件的最终要求。最终热处理主要包括淬火、渗碳淬火以及渗氮处理等几种工艺。

    淬火有表面淬火和整体淬火之分，其中应用最多的是表面淬火。它具有变形小、氧化小和脱碳小的特点，而且能够在零件表面形成很高的强度和耐磨性，同时又使内部保持良好的韧性和抗冲击性，极大优化零件的力学性能。表面淬火通常被安排在半精加工与精加工之间来进行，常需要调质或正火等热处理作为预备热处理。

    渗碳淬火是使零件在淬火之前，先提高表层的含碳量，这样一来，在淬火过程中就可以得到更高的表面硬度，而内部仍然具有一定的强度、韧性和塑性。这道工序通常也是安排在半精加工和精加工之间来进行。渗碳分为整体渗碳和局部渗碳，局部渗碳时，对不渗碳的部位要镀一层铜或者其他防渗材料，以提供防渗措施。当不渗碳部分采用加大余量后，切除多余渗碳层的工艺，应安排在渗碳之后、淬火之前来进行。

    渗氮是在金属表面渗入氮原子，从而形成一层拥有较高硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性的含氮金属化合物的热处理方法。由于渗氮层的厚度很小，通常都不超过0.6到0.7毫米，而且渗氮处理过程温度很低，零件变形很小，所以这道工序一般都安排在比较靠后进行。为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。