钢的化学热处理

钢的化学热处理名词解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可如下所示：热处理是一种通过加热和冷却的工艺，用于改善金属材料的特性和性能。

尤其在钢材的制造和加工过程中，热处理是至关重要的一步。

通过对钢材进行化学热处理，可以使其具有更高的强度、更好的耐腐蚀性、更优异的机械性能等一系列优点。

钢的化学热处理是指通过控制钢材的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能。

在热处理过程中，钢材经历了加热、保温和冷却三个阶段。

加热阶段将钢材加热至一定温度，使其达到适宜的热处理温度。

保温阶段是使钢材在一定温度下保持一定时间，使其组织结构发生变化。

冷却阶段是将钢材迅速冷却，以固定其新形成的组织。

通过钢的化学热处理，可以实现钢材硬化、退火、淬火等不同的组织和性能调整。

例如，通过调整钢材的加热温度、保温时间和冷却速度，可以使钢材具有更高的强度和硬度，适用于制造高强度的机械零件和工具。

反之，如果需要提高钢材的韧性和可加工性，可以进行退火处理。

此外，钢的化学热处理还可以改善钢材的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。

钢的化学热处理在工业领域具有广泛的应用。

它被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造、机械制造等行业。

通过热处理，可以使得钢材在各种恶劣的工作环境下具有更好的性能和耐久性。

此外，钢材通过不同的化学热处理方法，还可以实现特定的性能要求，如减轻内应力、消除残余应力等。

综上所述，钢的化学热处理是一项重要的工艺，通过加热和冷却过程的控制，可以改善钢材的性能和特性，满足不同领域对钢材性能的要求。

其广泛的应用和重要性使得研究和理解钢的化学热处理成为一个重要的课题。

1.2文章结构2. 正文2.1 热处理热处理是一种通过加热和冷却钢材来改变其物理和化学性质的工艺。

它是钢材加工过程中非常重要的一步，可以通过控制加热温度、冷却速率和持续时间等参数，使钢材具有所需的性能和组织结构。

在热处理过程中，钢材经历了一系列的相变和组织变化，从而达到特定的力学性能和耐用性。

钢材的热处理有以下几个方法※均质退火处理简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』。

加热温度会因钢材种类有所差异，大钢锭通常在1200℃至1300℃之间进行均质化处理，高碳钢在1100℃至1200℃之间，而一般锻造或轧延之钢材则在1000℃至1200℃间进行此项热处理。

※完全退火处理完全退火处理系将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50℃、过共析钢加热至Ac1温度以上50℃左右的温度范围，在该温度保持足够时间，使成为沃斯田体单相组织（亚共析钢）或沃斯田体加上雪明碳体混合组织后，在进行炉冷使钢材软化，以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。

※球化退火处理球化退火主要的目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性，特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。

常见的球化退火处理包括：（1）在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次，使A1变态所析出的雪明碳铁，继续附着成长在上述球化的碳化物上；（2）加热至钢材A3或Acm温度上方，始碳化物完全固溶于沃斯田体后急冷，再依上述方法进行球化处理。

使碳化物球化，尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂，亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。

※软化退火处理软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性，以便能再进一步加工。

此种热处理方法常在冷加工过程反复实施，故又称之为制程退火。

大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随着加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工。

※弛力退火处理弛力退火热处理主要的目的，在于清除因锻造、铸造、机械加工或焊接所产生的残留应力，这种残存应力常导致工件强度降低、经久变形，并对材料韧性、延展性有不良影响，因此弛力退火热处理对于尺寸经度要求严格的工件、有安全顾虑的机械构件事非常重要的。

钢的化学热处理三个基本过程
钢的化学热处理包括三个基本过程：分解、吸收和扩散。

分解是指渗剂中生成能渗入钢表面的活性原子的化学反应，通常包括分解反应、置换反应和还原反应。

化学反应速度除取决于反应物的本性外，还与温度、压力、浓度、催化剂有关。

一般增加浓度和升高温度，能增加反应速度。

添加催化剂可以使反应速度剧增。

吸收是指一切固体都能或多或少地把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己的表面上来。

粗糙的表面比平滑的表面吸附作用强，晶界比晶内吸附作用强。

扩散是指活性原子从工件表层向内部的扩散，这是化学热处理过程中的重要环节。

扩散速度与温度和浓度梯度有关，通常温度越高，扩散越快。

以上三个过程是相互联系、相互影响的，必须同时进行，以保证化学热处理的顺利进行。

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钢的化学热处理基本过程说到钢的化学热处理，这可真是个有意思的话题。

咱们都知道，钢这玩意儿，硬的时候硬得跟石头似的，软的时候又能弯能曲，全看它受过啥样的热处理。

今儿个，咱就聊聊这化学热处理的基本过程，让大伙儿也长长见识。

化学热处理，说白了，就是利用化学反应，有时候还得加上点儿物理手段，来改变钢件表层的化学成分和组织结构。

为啥非得改表层呢？因为啊，机器零件们最容易出问题的地儿，往往就是表面那层皮。

特别是那些得在磨损、疲劳、腐蚀、氧化这些恶劣环境下干活的零件，表面层的性能，那可是至关重要的。

这化学热处理，过程说复杂也不复杂，说简单也得费点儿功夫。

它主要包括三个基本步骤：分解、吸收、扩散。

听起来跟做饭似的，得一步步来，别急，咱慢慢说。

先说分解吧。

这分解啊，就像是咱们炖肉的火候，得恰到好处。

化学热处理里头，得有个渗剂，这东西就像是炖肉的调料，里头含着咱们要渗到钢里头去的元素。

这渗剂啊，它得能分解成活性原子或者离子，要不，它咋能被钢件吸收呢？就像咱们炖肉的调料，得炖化了，味道才能渗到肉里头去。

分解完了，就得吸收了。

这吸收啊，就像是咱们吃饭，得张嘴吃进去，才能消化。

钢件表面啊，它有个吸附能力，就像是咱们的嘴巴，能把那些活性原子或者离子给吸进去。

吸进去了以后呢，这些原子或者离子就会在钢件的表层溶入铁的晶体点阵内，形成固溶体。

要是被渗元素的浓度超过了它在铁中的固溶度，那就会形成金属间化合物。

这就像是咱们吃饭吃多了，肚子撑得慌，得消化消化。

最后一步，就是扩散了。

这扩散啊，就像是咱们吃完饭以后，食物在肚子里慢慢消化，营养被吸收到全身各处。

被渗元素的活性原子或者离子，它们被钢件表面吸收以后，就会不断提高表面的被渗元素浓度，形成心部与表面的浓度梯度。

在这浓度梯度的驱动下，被渗原子就会从表面向心部扩散。

这过程啊，就像是咱们吃完饭以后，营养被慢慢输送到全身各处，让咱们有力气干活。

说起来啊，这化学热处理的过程，就像是咱们生活中的一些事情，得一步步来，别急。

钢的化学热处理化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如Ｃ、Ｎ、Ｓi、Ｂ、Ａl、Ｃr、Ｗ等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。

其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。

它可比表面淬火获得更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。

各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。

1）分解由介质中分解出渗入元素的活性原子。

2）吸收工件表面对活性原子进行吸收。

吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格形成溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。

3）扩散已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表面往里迁移，形成一定厚度的扩散层。

1、渗碳:渗层组织:淬火后为碳化物、马氏体、残余奥氏体。

渗层厚度（mm），0.3～1.6，表面硬度，57～63HRC，作用与特点，提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，渗碳温度（930℃）较高，工件畸变较大；应用，常用于低碳钢、低碳合金钢、热作模具钢制作的齿轮、轴、活塞、销、链条。

渗碳件渗碳后，都要进行淬火、低温回火，回火温度一般为150～200℃。

经淬火和低温回火后，渗碳件表面为细小片状回火马氏体及少量渗碳体，硬度可达58～64HRC，耐磨性能很好。

心部组织决定于钢的淬透性。

普通低碳钢如15、20钢，心部组织为铁素体和珠光体，硬度为10～15HRC。

低碳合金钢如20CrMnTi 心部组织为回火低碳马氏体、铁素体及托氏体，硬度为35～45HRC，具有较高的强度、韧性及一定的塑性。

2.液体氮化也称软氮化，低温氰化，或者氮碳共渗，在渗氮过程中，碳原子也参与，因而比一般的单一气体渗氮具有更高的渗速，在渗层表面硬度相当的情况下，氮化层的脆性也比气体氮化小，软氮化因此得名。

氮化主要是往炉中加入纯氨，在200℃以上氨分解为活性氮原子，在500～580℃时，活性氮原子往钢件表面渗氮和扩散，得到0.3～0.5mm厚的高硬度、耐腐蚀、抗疲劳的氮化层。

钢的表面淬火,化学热处理特点
钢的表面淬火是对钢材表面进行加热，然后快速冷却，以达到增加钢材硬度的目的。

淬火的化学热处理特点主要体现在以下几个方面：
首先，淬火可以改变钢材的组织结构，使其成为马氏体。

在钢材变为马氏体的金相组织中，分散着碳化物和/或含硫化物。

这些碳化物/含硫化物的分散可以提高
钢材的硬度和耐磨性。

其次，淬火可以提高钢材的强度。

热处理的目的之一是增强材料的强度。

在淬火过程中，钢材的晶粒细化，强度得到提高。

此外，淬火还可以改善钢材的韧性。

虽然淬火可以显著提高钢材的硬度和强度，但热处理过程中，钢材的韧性相对较差。

因此，通过淬火以后的回火或其他处理，可以提高钢材的韧性，保持高强度的同时，不牺牲钢材的韧性。

综上所述，钢的表面淬火是一种重要的化学热处理方式，它可以改善钢材的硬度、耐磨性、强度和韧性。

通过对不同工况下的钢材进行淬火处理和回火等后续
处理，可以满足不同用途的需求。