选择正确的热处理或回火是创建针对特定应用或工程挑战进行优化的零件的最重要因素之一。
什么是热处理？
在制造业中，热处理是指以受控方式加热然后冷却金属的过程。这允许您更改零件的物理或机械属性，例如硬度、强度和可加工性。
退火
退火包括将金属加热到高温一段时间。之后，金属缓慢冷却，以防止形成新的应力。退火产生的零件是：
- 更易加工（更容易切割和成型）
- 更具延展性
- 不易翘曲或开裂
几乎所有的金属合金都经过退火处理，因为这样可以更容易地进一步改性。钢板和钢板就是一个很好的例子，因为它们经常被冷加工成各种形状。退火金属也经常用作工业机械中的零件，因为它们的延展性和可加工性使其非常适合高应力应用。
正火
正火包括将金属加热到高温，然后让它在室温空气中缓慢冷却。由于金属冷却缓慢，其微观结构会发生变化，从而使部件具有更均匀、更细的晶粒结构。对金属进行正一化会导致零件具有以下特点：
- 降低硬度
- 提高延展性
- 更高的抗冲击性
正火金属用于制造结构部件，如横梁或大梁，用于建筑、汽车工业的车轴和轴，或任何其他需要良好平衡强度、韧性和延展性的工业应用。
淬火
淬火包括将金属加热到高温，然后在水或油等淬火介质中快速冷却。淬火导致零件表现出：
- 高硬度
- 提高强度和承载能力
- 良好的耐磨性
淬火金属通常用于制造切削工具、轴承和齿轮。
应力消除
应力消除包括将金属加热到相对较低的温度并将其保持在该温度。然后缓慢冷却金属以避免引入新的应力。应力消除可创建具有以下特性的零件：
- 最小的内应力
- 减少失真
- 提高尺寸稳定性
因此，应力消除用于齿轮齿、凸轮轴和轴承座圈等零件，所有这些零件通常用于需要耐用性和机械稳定性的艰苦工作应用。
表面硬化
表面硬化包括渗碳和氮化等工艺，这些工艺用于硬化金属表面，但保持核心更柔软。为了实现这一点，金属在富碳（用于渗碳）或富氮（用于氮化）环境中加热。然后对金属进行淬火，使其表面变硬。表面硬化导致零件具有以下特点：
- 增加表面硬度
- 提高耐磨性
- 坚韧而灵活的内芯
许多齿轮、轴和轴承都经过表面硬化处理，因为它们在保持良好耐磨性的同时，在重负荷应用中仍然具有一定的柔韧性。
贯穿硬化
通过整体硬化，整个零件被均匀加热到高温。然后快速淬火，以获得从表面到芯层的一致硬度。它通常用于钢制零件。通过硬化产生的零件具有：
- 强度增加
- 硬度增加
- 韧性更高
该工艺通常用于汽车和航空航天工业以及工业设备的零件，因为完全硬化的零件可承受恶劣的条件并具有高耐磨性。
沉淀硬化
沉淀硬化也称为时效硬化，包括将金属加热到高温，淬火，然后长时间加热到较低温度。沉淀硬化可创建具有以下特性的零件：
- 提高屈服强度
- 硬度大幅增加
- 大幅提高强度和耐用性
沉淀硬化金属由于其高抗拉强度和耐腐蚀性而被用于航空航天和海洋应用。它们也经常用于医疗行业的植入物，因为生物相容性合金可以沉淀硬化。
回火
回火通常在淬火后进行，以降低零件的脆性。它与低碳钢 （1045， A36）、合金钢 （4140， 4240） 和工具钢 （A2） 兼容。淬火后，金属重新加热并保持到低于其临界点的温度，通常在 150°C 到 700°C 之间。 回火的好处包括：
- 降低脆性，
- 提高韧性和抗冲击性
- 硬度可调
回火金属通常用于汽车应用和制造弹簧等部件，需要在硬度、韧性和柔韧性之间取得平衡。
回火的种类
金属回火的温度将取决于其所需的性能。选择正确的回火工艺使工程师能够在不影响其机械性能的情况下优化零件的硬度。
低温回火 （150-300 °C）
低温回火使零件具有高硬度和强度，但脆性降低。低温回火部件的应用，包括切削工具和轴承表面 – 因为两者都需要具有高硬度和良好韧性的金属。
中温回火 （300-500 °C）
中温回火在硬度、强度和韧性之间取得了良好的平衡。这就是它被用于汽车零部件的原因
高温回火 （500-700°C）
高温回火导致硬度降低，但显著提高韧性和延展性。高温回火件用于结构件和工业机械。
热处理和回火的应用和组合
在设计零件时，您需要同时考虑热处理的类型和它将接受的回火。这两个过程的结合将对零件的最终性能产生巨大影响。在本节中，我们将探讨几种常见的热处理和回火应用，然后提供有关如何将它们组合以获得最佳结果的提示。
工具和模具
由于它们必须表现出高硬度，同时降低脆性以提高耐用性，因此我们建议对工具和模具进行淬火，然后进行低温回火。
汽车零部件
汽车零部件需要在韧性、硬度和延展性之间取得平衡。因此，它们通常被正火、淬火，然后在中等温度下回火。
航空航天部件
沉淀硬化通常用于航空航天部件，尤其是由铝合金制成的部件。然而，对于钢制航空航天部件，可以应用高温回火来提高韧性和延展性。
结构件
正火有助于减轻结构部件中的应力，并细化其晶粒结构。随后进行高温回火，使零件具有最大的韧性和延展性。
轴
表面硬化通常用于轴以实现高表面硬度。然后，应用中温回火以减轻内应力并提高零件的核心韧性。这有助于降低脆性并确保轴能够承受弯曲和扭转载荷。
轴承
轴承通常经过硬化处理，以实现均匀的硬度。之后，它们可以进行低温回火以减少内应力并提高延展性，最终降低脆性并防止开裂。
车轴
我们建议将车轴加热到高温，然后进行淬火，以实现高表面硬度和强度。然后利用中温回火来降低脆性，同时保持承载能力所需的硬度。