热处理是什么？用于什么时候？

在电视视频中，会看到刀匠将加热至通红的铁浸泡在水中的场景。那叫做淬火，是强化钢材的工艺，是被称为热处理的工艺的一种形式。这次就热处理做一下介绍。

 

 

什么是热处理？

铁（钢材）还含有铁以外的成分。仅由铁元素构成的“纯铁”在市场上几乎见不到。铁（钢材）中所含的代表性的非铁元素是“碳”。根据钢中含有的铁和碳的组织状态，钢的性质会发生变化。例如，如同急剧蒸发食盐水则会得到细小的晶体，而缓慢蒸发时会得到较大的晶体那样，铁和碳组织也会随着铁的温度、冷却速度而变化。我们把利用这种性质改变铁组织从而获取所需性质的方法叫做“热处理”。

 

热处理的种类

通常进行的热处理有如下四种。因使用炉子等对整个零件进行加热、冷却，故称为“整体热处理”。

• 淬火
  是将铁加热至800℃～850℃的通红状态，放置一段时间后，放入水或油中进行急速冷却的热处理方法。用JIS符号表记为HQ。实施该工艺后，钢材会变得非常硬。但是，同时也存在变脆的问题。为此在淬火后要进行“回火”。另外，在淬火中进行冷却时，由于组织结构膨胀和收缩，零件有可能会产生裂纹和变形，需要注意。另外，由于在进行淬火时，零件会变得非常硬，因此通常都是在切削等加工结束后在临近最后一道工艺时才进行淬火处理。
• 回火
  这是将进行了淬火的零件再次进行加热、冷却的处理。用JIS符号表示为HT。进行回火时，零件的硬度会有少许降低，但会消除脆性，能够同时获得硬度和韧性。还能够利用回火将急速冷却时产生的内部应力（由于收缩不均匀等原因而使零件内部受力）去除。回火分为低温回火和高温回火两种。低温回火是在150℃～200℃温度下保持一个小时，然后进行空气冷却。另一方面，高温回火是加热至550℃～650℃，保持一个小时左右后，进行急速冷却。
• 退火
  退火与淬火正好相反，用于软化钢材使其易于加工，或软化因加工影响硬化的组织。它是通过加热使零件内部的组织均一化，使尖锐的组织球状化。退火有若干种，根据退火的种类和钢材的组织不同，所需温度范围在550℃左右至约950℃。无论哪种情况下都是加热并保温一个小时后，在炉内进行缓慢冷却。
• 正火
  正火主要是为了使钢铁材料在制造阶段产生的不均匀的铁组织均一化，将其调整为适合后续的机加工和冲压加工等的状态。用JIS符号表记为HNR。它将铁加热到800℃～900℃左右，然后进行空气冷却。

 

仅对表面进行热处理的方法

通常的热处理是加热整个零件，且必须长时间保持温度。为此，需要较大的加热炉和水冷（油冷）设备等，成本较高。
但是，例如齿轮等情况下，无需整个零件具有强度而仅齿轮部分需要强度，这样的情况也不少。在这种情况下，要进行表面淬火或浸碳淬火渗碳淬火。
靠近线圈、通过电磁感应仅加热零件的表面的高频淬火是表面淬火中最常用的方法。

 

总结

热处理具有各种各样的目的，诸如使金属材料变硬或变软，使之处于适合加工的状态等。特别是淬火和回火是获得金属强度、制作抗疲劳零件的常用方法，因此最好记住其工艺和效果。