金屬熱處理的加熱方法很多,最早是采用木炭和煤作為熱源,進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制,且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱,也可以通過熔融的鹽或金屬,以至浮動粒子進(jìn)行間接加熱。

　　金屬加熱時,工件暴露在空氣中,常常發(fā)生氧化氧化脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低),這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱,也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。

　　加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一,選擇和控制加熱溫度,是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理目的不同而異,但一般都是加熱到某特性轉(zhuǎn)變溫度以上,以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間,因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時,還須在此溫度保持一定時間,使內(nèi)外溫度一致,使顯微組織轉(zhuǎn)變完全,這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時,加熱速度極快,一般就沒有保溫時間,而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。

　　冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟,冷卻方法因工藝不同而不同,主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢,正火的冷卻速度較快,淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求,例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。

　　度和韌性,把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝,稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后,將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長時間,以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

　　把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行,使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理;在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理,它不僅能使工件不氧化,不脫碳,保持處理后工件表面光潔,提高工件的性能,還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。

　　表面熱處理是只加熱工件表層,以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部,使用的熱源須具有高的能量密度,即在單位面積的工件上給予較大的熱能,使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

　　化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱,保溫較長時間,從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后,有時還要進(jìn)行其他熱處理工藝如淬火及回火。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

　　熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說,它可以保證和提高工件的各種性能,如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài),以利于進(jìn)行各種冷、熱加工例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵,提高塑性;齒輪采用正確的熱處理工藝,使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高;另外,價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能,可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼;工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。