由于氮的滲入使鋼的臨界相變點(diǎn)Ac1、Ac3下移，可以適當(dāng)降低淬火溫度，提供了進(jìn)一步減少淬火變形的可能。氮的滲入還使淬透性增加，所以除合金鋼外，碳素鋼也可以實(shí)施碳氮共滲及油淬處理，從而提高硬度和表面耐磨性。1)該技術(shù)使用的滲劑有：①氨氣+煤油；②吸熱式氣氛+富化氣+氨氣；③氮基氣氛+甲醇+丙烷+氨氣等。2)共滲機(jī)理：無論哪種滲劑中都有含氧介質(zhì)，C、N同時(shí)滲入金屬，金屬表面的化學(xué)反應(yīng)、C和N向金屬內(nèi)部的擴(kuò)散是平衡式，從共滲結(jié)果看，滲層組織有晶界氧化層。3)預(yù)抽真空式碳氮共滲技術(shù)：從C、N來源和使用滲劑方法來看，共滲機(jī)理

碳氮共滲是在滲碳和滲氮的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種化學(xué)熱處理方法。它是將碳原子和氮原子同時(shí)滲入鋼件表面的過程。由于早期的碳氮共滲是在含氰化物的鹽浴中進(jìn)行的，所以俗稱“氰化”。碳氮共滲與滲碳相比，其處理溫度低，滲后可直接淬火，工藝簡(jiǎn)單，晶粒不易長(zhǎng)大、變形開裂傾向小，能源消耗少，滲層的耐疲勞性、耐磨性和耐回火性好；與滲氮相比，生產(chǎn)周期大大縮短，對(duì)材料適用廣。碳氮共滲兼有滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)，包括以下幾方面：(1)滲層性能好  碳氮共滲與滲碳相比，碳氮共滲層的硬度與滲碳層的硬度差不多，但

離子滲氮是輝光離子滲氮的簡(jiǎn)稱，方法是將待處理的模具零件放在真空容器中，充以一定壓力(66.6~1330Pa)的含氮?dú)怏w（如氮或氮、氫混合氣）然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰、陽極之間加上400~800V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場(chǎng)的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。高能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層，離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強(qiáng)度。離子滲氮是利用了輝光放電這一

氣體滲氮在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有半個(gè)世紀(jì)的歷史，工藝比較成熟。通常采用的介質(zhì)為氨氣，在滲氮溫度400~500℃下，當(dāng)氨與鐵接觸時(shí)就分解出氮原子固溶于鐵中。也可以產(chǎn)生氮分子及氫分子，化學(xué)表達(dá)式如下：2NH3→3H2+2[N]2NH3→3H2+N2氣體滲氮可根據(jù)零件的形狀、大小等選用RJJ系列井式電爐、RJX系列箱式電爐及鐘罩式電爐。(1)氣體滲氮工藝參數(shù)  滲氮溫度、滲氮時(shí)間和氨分解率是氣體滲氮三個(gè)重要的工藝參數(shù)。它們對(duì)滲氮速度、滲層深度、滲層硬度、硬度梯度以及脆性都有極大影響。滲氮

將氣體滲碳劑通入或滴入高溫的滲碳爐中，進(jìn)行裂化分解，產(chǎn)生活性原子，然后滲入模具表面進(jìn)行的滲碳就是氣體滲碳。氣體滲碳法通常采用通入吸熱型氣體滲碳劑。在溫度900~950℃滲碳加擴(kuò)散處理過程后，在爐內(nèi)將零件冷卻到820~830℃直接淬火，然后采用170～180℃回火。其滲碳深度與滲碳的溫度、時(shí)間和擴(kuò)散時(shí)間有關(guān)。氣體滲碳有可靠的氣源，化學(xué)成分穩(wěn)定，含硫和其他雜質(zhì)少，分解過程轉(zhuǎn)化完全，不積或少積炭黑，價(jià)格低廉，便于儲(chǔ)運(yùn)管理。常見的氣體滲碳劑有兩類：一類是碳?xì)浠衔锏挠袡C(jī)液體，采用滴入法，將液體滲碳劑（如煤油、苯、甲醇、丙酮

固體滲碳是在固體滲碳介質(zhì)中進(jìn)行的滲碳過程。滲碳劑由固體炭和催滲劑兩部分組成。固體炭可以是木炭也可以是焦炭。堿金屬或堿金屬的碳酸鹽可用作催滲劑，其醋酸鹽有更好的催滲作用和活性。固體滲碳的反應(yīng)是在高溫下滲碳劑發(fā)生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高溫下分解出的CO2與熾熱的炭發(fā)生還原反應(yīng)：CO2+C→2COCO氣體吸附在工件表面，在Fe的催化作用下發(fā)生滲碳反應(yīng)：2CO→C(Fe)+CO2固體滲碳是在充滿滲碳劑的密封不銹鋼制箱中進(jìn)行的，一股采用箱式電爐加

根據(jù)彈簧的尺寸不同，可將其分為熱成形彈簧（線徑或厚度> 10mm）和冷成形彈簧（線徑或厚度<10mm）兩大類。(1)熱成形彈簧  熱成形彈簧鋼一般用于大型彈簧或形狀復(fù)雜的彈簧。彈簧熱成形后進(jìn)行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，其硬度在40~45HRC。熱處理后的彈簧往往還要進(jìn)行噴丸處理，使表面產(chǎn)生硬化層，并形成殘余壓應(yīng)力，以提高彈簧的抗疲勞性能，從而延長(zhǎng)彈簧的壽命。通過噴丸處理還能消除或減輕彈簧表面的裂紋、劃痕、氧化、脫碳等缺陷的有害影響。(2)冷成形彈簧  冷

滾動(dòng)軸承鋼在工作時(shí)承受著較大的集中交變應(yīng)力，同時(shí)在滾動(dòng)體和套圈之間還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。因此，滾動(dòng)軸承鋼必須具有高的硬度和耐磨性、高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。應(yīng)用最廣的軸承鋼是高碳鉻鋼，其w(C)為0.95%~1.15%，w(Cr)為0. 40%~1.65%。加入合金元素鉻是為了提高淬透性。由于滾動(dòng)軸承鋼的化學(xué)成分和主要性能與低合金工具鋼相近，故在實(shí)際生產(chǎn)中，除了用來制造滾動(dòng)軸承外，還常用它來制造刀具、冷沖模、量具及性能要求與滾動(dòng)軸承相似的耐磨零件。滾動(dòng)軸承鋼都屬于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，一般規(guī)定w(S

彈簧鋼主要用來制造各種彈性元件或有類似性能要求的零件，特別是各種彈簧，如圈簧、板簧等，是一種專用結(jié)構(gòu)鋼。彈簧是利用彈性變形吸收能量以緩和振動(dòng)和沖擊，或依靠彈性貯存能量以起到驅(qū)動(dòng)作用。因此，彈簧的材料應(yīng)具有高的彈性極限、高的強(qiáng)度、高的疲勞極限、足夠的塑性和韌性，一定的淬透性、低的脫碳敏感性和良好的耐熱性及耐蝕性。合金彈簧鋼w(C)一般為0.45%~0.70%。含碳量過高，塑性和韌性降低，疲勞極限也下降。合金彈簧鋼中常加入的合金元素有錳、硅、鉻、釩、鎢等。加入硅、錳主要是提高鋼的淬透性，同時(shí)也提高鋼的彈性極限，其中硅的

合金調(diào)質(zhì)鋼是指經(jīng)淬火及高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）后使用的合金結(jié)構(gòu)鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的w(C)一般為0.25%~0.50%，常加入少量鉻、錳、鎳、硅、硼等合金元素以增加鋼的淬透性，使鐵素體強(qiáng)化并提高韌性；加入少量鉬、釩、鈦等碳化物形成元素，可阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大和提高鋼的回火穩(wěn)定性，以進(jìn)一步改善鋼的性能。例如40Cr鋼是合金調(diào)質(zhì)鋼中最常用的鋼種，其強(qiáng)度比40鋼提高了約30%。合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床及其他機(jī)械上要求具有良好綜合力學(xué)性能的重要零件，如機(jī)床主軸、齒輪、汽車曲軸、半軸、連桿以及高強(qiáng)度連接螺栓等。用合金調(diào)

離子滲氮是輝光離子滲氮的簡(jiǎn)稱，方法是將待處理的模具零件放在真空容器中，充以一定壓力(66.6~1330Pa)的含氮?dú)怏w（如氮或氮、氫混合氣）然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰、陽極之間加上400~800V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場(chǎng)的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。高能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層，離子氮化可提高模具耐磨性和疲勞強(qiáng)度。離子滲氮是利用了輝光放電這一

在滲碳介質(zhì)中加熱保溫，使鋼的表層滲入碳的熱處理過程稱為滲碳。一般情況下，滲碳在臨界相變點(diǎn)Ac3以上(850~ 950℃)進(jìn)行。滲碳是一種最久遠(yuǎn)、應(yīng)用最廣泛的化學(xué)熱處理方法。滲碳后進(jìn)行淬火、回火處理，可以提高模具表面的碳濃度，使硬度、接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性較心部有較大的提高，而心部仍具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性。滲層組織：淬火后為碳化物、馬氏體、殘留奧氏體。滲層厚度0.3~1. 6mm，表面硬度57～63HRC。作用與特點(diǎn)：滲碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度，滲碳溫度較高，工件畸變較大。模具零件滲碳后，都要進(jìn)行淬火

化學(xué)熱處理是將工件置入含有活性原子的特定介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分和組織，達(dá)到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點(diǎn)是既改變工件表面層的組織，又改變化學(xué)成分。它可獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。常用的化學(xué)熱處理方法包括：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硫、硫氮共滲、滲硼、硼氮共滲、滲鋁、滲鉻、滲硅、滲鋅、鹽浴滲金屬等。各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過程組成的。(1)分解 &n

由于球狀石墨對(duì)基體的割裂作用小，所以通過熱處理可以改變球墨鑄鐵的基體組織，從而提高其力學(xué)性能。球墨鑄鐵的熱處理與鋼的相似，常用的熱處理工藝有以下幾種：(1)退火  退火的目的是獲得塑性好的鐵素體基體，以改善切削性能和消除鑄造應(yīng)力。球墨鑄鐵的退火工藝有高溫退火和低溫退火兩種。高溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中存在滲碳體的鑄件，其工藝為：將鑄件加熱至900~950℃，保溫2～5h，隨爐緩冷至600℃左右出爐空冷；低溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中無滲碳體時(shí)，其工藝為：將鑄件加熱至720~760℃，保溫3~6h，

1)對(duì)于要求表面高硬度、高耐磨性和心部高強(qiáng)韌性的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。2)對(duì)滲碳層的要求：一般滲碳層厚度為0.8~1. 5mm，當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)，模具滲碳層厚度應(yīng)為1.3~1. 5mm，壓制軟性塑料時(shí)滲碳層厚度為0.8~1. 2mm。滲碳層的w(C)為0.7%~1.0%時(shí)為佳。滲層不允許有粗大未溶的碳化物、網(wǎng)狀碳化物、晶界內(nèi)氧化等缺陷。若采用碳氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。3)滲碳溫度一般在900~920℃，保溫時(shí)間為5~10h，具體應(yīng)根據(jù)

用熱處理方法提高灰鑄鐵力學(xué)性能的效果不大。因?yàn)榛诣T鐵中的片狀石墨起到了隔熱的作用，使得灰鑄鐵的導(dǎo)熱性很差，熱處理只能改變灰鑄鐵表面層的基體組織，不能改變灰鑄鐵件的內(nèi)部基體組織，以及石墨的形態(tài)與分布。因此灰鑄鐵熱處理主要是為了減少鑄件的內(nèi)應(yīng)力，提高表面的硬度和耐磨性?；诣T鐵常用的熱處理方法有下面幾種：1．去應(yīng)力退火一些形狀復(fù)雜和要求尺寸穩(wěn)定性高的零件，如機(jī)床床身、柴油機(jī)缸體等，為減少變形和防止開裂，保證尺寸穩(wěn)定，必須進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的退火，又稱人工時(shí)效。去應(yīng)力退火的工藝是：將鑄件加熱到500~600℃，保溫一段時(shí)間，然

冷作模具只有通過合適的熱處理工藝才能達(dá)到使用性能要求。冷作模具常用的基本熱處理工序包括正火、退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。(1)正火  消除或改善模具毛坯料的各種組織缺陷，獲得最利于切削加工的組織與硬度，改善組織，細(xì)化晶粒，為后續(xù)熱處理作好組織準(zhǔn)備。(2)退火  冷作模具鋼常用的退火工藝主要有以下三種：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火。(3)調(diào)質(zhì)  對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要進(jìn)行強(qiáng)化處理（氮化）的模具，調(diào)質(zhì)應(yīng)安排在粗加工之后

2Cr13、3Cr13、4Cr13屬中碳高鉻型耐蝕馬氏體不銹鋼。常用的熱處理工藝有軟化處理、調(diào)質(zhì)處理和淬火+回火等。(1)軟化處理  由于該類鋼的淬透性好，鋼經(jīng)鍛軋后在空冷條件下也會(huì)獲得馬氏體組織，所以這類鋼在鍛軋后應(yīng)緩慢冷卻，并要及時(shí)進(jìn)行軟化處理。軟化處理有兩種方法：第一是進(jìn)行高溫回火，將鍛軋件加熱至700~ 800℃保溫2～6h后空冷，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w；第二可采用完全退火，將鍛軋件加熱至840~ 900℃保溫2～4h后，以≤25℃/h冷卻至600℃后再空冷。經(jīng)過軟化處理后，2C

鋼鐵零件的氧化過程是在一般的氧化性氣體介質(zhì)（如空氣）中進(jìn)行的，爐內(nèi)氣氛中的O2、CO2和水蒸氣等均是氧化脫碳性強(qiáng)的氣體，它們一般按下列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，使鋼鐵的表面被氧化，即鋼在氧化性氣氛中加熱，在零件的表面將產(chǎn)生氧化物，化學(xué)分析表明氧化層從表到里依次為Fe2O3、Fe3O4、FeO，其形成的機(jī)理為表面的氧氣含量高，與鐵強(qiáng)烈作用生成Fe2O3，中間部分為Fe3O4，內(nèi)層形成了氧含量較低的FeO，另外隨著爐內(nèi)氧含量的增加和加熱溫度的提高，氧化層的厚度會(huì)不斷增加，因此在實(shí)際鋼鐵零件的熱處理過程中，確保要爐內(nèi)為中性或還原性氣

馬氏體時(shí)效硬化型熱作模具鋼的含碳量低，一般w(C)約為0.2%。我國(guó)研制的2Cr3Mo2NiVSi（代號(hào)PH）鋼，是典型的析出沉淀硬化型熱作模具鋼。其特點(diǎn)是制作的模具在淬火和較低溫度回火(≤400℃)后，硬度為40HRC，組織為板條狀馬氏體，具有良好的韌性和可加工性，加工后可直接使用。在使用過程中模具表面受熱，析出碳化物，導(dǎo)致二次硬化，硬度可達(dá)48HRC，而模具心部組織未發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種熱作模具同時(shí)具有表層所需的高溫強(qiáng)度、硬度和心部的高韌性。由于模具的機(jī)加工成形是在熱處理淬火回火之后進(jìn)行的，從而避免了熱處理變形