随着3C产品逐渐趋于轻、薄、短、小，相关元器件越来越精密化、小型化。例如，手机中的碳钢螺钉，中小型电机轴或风扇中的小齿轮等。都是常见的微型元件。冲压过程结束后，组件将进入热处理阶段。这是机械零件和工具制造中的重要过程。它可以提高耐磨性和耐腐蚀性，并且可以提高结构强度。
什么是热处理技术？
热处理是指利用热量改变材料表面或内部的化学成分和结构的金属热加工程序。热处理过程一般包括三个程序：加热、保温和冷却。
热处理加工的特点是什么？
与其他加工技术相比，热处理一般不会改变工件的形状和整体化学成分，而是改变工件内部的微观结构或改变工件表面的化学成分。热处理将提高工件的性能和内在质量。
除了正确选择材料和成型工艺来生产物品外，选择合适的热处理将使金属工件具有所需的机械、物理和化学性能，钢是机械工业中使用最广泛的材料。其微观结构复杂，其物理性能可以通过热处理来控制。热处理也可用于铝、铜、镁、钛和其他合金。
热处理的程序是什么？
热处理一般包括三道工序;加热，保温和冷却，尽管有时它只涉及加热和冷却。这些过程是相互关联的，并且不间断地执行。
金属热处理有许多不同的加热方法。最早的使用木炭和煤作为热源，最近使用了液体和气体燃料。用电使供暖易于控制，环境污染低。当金属被加热时，如果工件暴露在空气中，会发生氧化和脱碳。为了防止对零件表面性能产生这些不利影响，金属通常应在受控或保护气氛中加热，例如在熔盐和真空中。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。加热温度的选择和控制将决定热处理的质量。加热温度的选择将因要加工的金属材料和热处理的目的而异。通常，将其加热到金属的相变温度以上以获得高温状态。它在这个温度下保持一定时间，使内部和外部温度一致，微观结构变化完成。这段时间称为保持时间。当使用高能量密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往更长。
冷却是热处理过程中不可或缺的步骤。为了保持适当的冷却速度，将使用各种冷却方法。通常，退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度较快。
热处理有哪些分类？
金属热处理工艺大致可分为三类：整体热处理、表面热处理和化学热处理。根据不同的加热介质、加热温度和冷却方法，可以将单一类型的金属处理为具有不同的内部结构和性能。
- 整体热处理：
该热处理工艺将工件整体加热，然后以适当的速率冷却，以获得所需的金相组织以改变其整体机械性能。钢的整体热处理一般有四个基本过程：退火、正火、淬火和回火。将压力变形与热处理有效、紧密结合，使工件获得良好的强度和韧性的方法称为变形热处理;负压气氛或真空下的热处理称为真空热处理，它不仅可以防止工件氧化或脱碳，而且可以保证工件表面在处理后保持光滑。 - 表面热处理：
这种金属热处理工艺仅加热工件表面以改变表面的机械性能。为了只加热工件的表层，不允许过多的热量进入工件内部，所使用的热源必须具有高能量密度，即单位面积向工件提供更多的热能，以便在短时间内达到工件的表面层或局部能量。表面热处理的主要方法是火焰淬火和感应加热热处理。常用的热源是火焰，如氧乙炔或氧丙烷、感应电流、激光和电子束。 - 化学热处理：
这种金属热处理工艺改变了工件表面的化学成分、结构和性能。化学热处理在含有碳、盐或其他合金元素的介质（气体、液体或固体）中加热工件，并保持足够长的时间，以使工件的表层被碳、氮、硼和铬等元素渗透。元素渗透后，有时会进行其他热处理过程，例如淬火和回火。化学热处理的主要方法是渗碳、渗氮和金属化。
不同类型的热处理工艺：
- 退火：
退火是将工件加热到适当的温度，根据材料和工件的尺寸采用不同的保温时间，然后慢慢冷却。目的是使金属的内部结构达到接近平衡的状态。常见的退火工艺包括重结晶退火、去应力退火、球化退火和完全退火。退火的目的主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，便于切割或压力加工，减少残余应力，改善组织和成分的均匀化，并为后续热处理准备结构。 - 正火：
通过将工件加热到合适的温度，然后在空气中冷却来正火工件。正火的效果与退火的效果类似，但得到的结构更精细。常用于改善低碳钢的力学性能，提高机械加工性，细化晶粒，消除显微组织缺陷，为后续热处理准备显微组织。 - 淬火：
将工件加热到钢的较低临界点温度以上，在此温度下保持一定时间，然后在淬火介质如水、油或其他无机盐和有机水溶液中迅速冷却。淬火后，钢变硬，但同时变脆。常见的淬火工艺包括单介质淬火、双介质淬火、马氏体级配淬火、贝氏体等温淬火、表面淬火和局部淬火。淬火的目的是提高工件的硬度、强度和耐磨性，并为后续热处理准备结构。 - 回火：
为了减少钢件的脆性，将淬火的钢件长时间保持在高于室温但低于650°C的适当温度下，然后冷却。这个过程称为回火。常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火、多次回火。
先进的热处理技术方法：
- 可控气氛热处理：
可控气氛热处理主要用于防止氧化和脱碳，实现渗碳和氮化的精确控制。在1980年代后期，它开始用于工业生产，并且已经发展了非常广泛的应用。它不仅可以满足渗碳和碳氮共渗要求，还可以用于光亮淬火和光亮退火等各种热处理工艺。整个工程过程相对简单，适合批量生产，例如在汽车行业。可以优化工艺参数，精确控制碳浓度的分布，获得理想的浓度、分布和层结构。 - 真空热处理：
真空热处理是真空技术和热处理技术相结合的新型热处理技术。进行真空热处理的真空环境是指低于一个大气压的环境。它可以包括低真空、中真空、高真空或超高真空。真空热处理技术的应用和发展得到了高度发展和推广。具有不氧化、不脱碳、淬火后工件表面干净光亮、耐磨性高、无污染、自动化程度高等特点。真空退火、真空脱气、真空油淬火、真空水淬、真空空气淬火、真空回火、真空渗碳等热处理技术广泛应用于工业生产。真空热处理将成为热处理车间中最受欢迎的技术之一。 - 感应热处理和离子氮化热处理技术：
感应热处理以高效、节能、清洁、柔韧性等优点广泛应用于汽车工业、工程机械、石化等行业。近40%的汽车零部件可以使用感应热处理，如曲轴、齿轮、万向节、半轴等。采用感应加热，可以将许多产品加工成全自动或半自动生产线，可以提高产品质量的稳定性，减轻劳动强度，美化工作环境。如今，随着技术的发展，采用微电脑控制的晶体管来调节电源。这样可以保证稳定性、便利性和高精度，并大大减少对电网谐波的干扰。近年来开发的固态高频加热装置具有明显的优势。他们不再使用昂贵、易碎和耗能的电子管以及与之一起使用的阳极升压变压器、阳极水套和灯丝稳压器。用MOSFET功率电子设备替换电子管可节省三分之一的电力和一半的水。
离子渗氮技术确保处理后的零件表面清洁、防腐、低变形、高耐磨性。与气体氮化相比，具有周期短、效率高、污染少等优点。近年来，离子氮化发展迅速，特别是随着离子氮化炉脉冲电源的出现，它将放电的物理参数（电压、电流、气压）和温度控制参数（脉冲宽度）分开。增加了工艺的可调性，易于实现工艺参数的选择和精确控制。 - 淬火介质和冷却技术：
近年来，用于热处理的淬火介质发展迅速。淬火油的性能得到提高，有机聚合物淬火介质的研究和应用取得了前所未有的发展。理想的淬火介质应具有以下特性：- 质量类型：高温阶段快速冷却，低温阶段慢冷却。即消除裂纹，减少淬火变形。
- 环保型：无毒、有害烟雾或气体挥发，不易燃烧，工件淬火后易于清洗，对设备无腐蚀，无刺激灼伤皮肤。
- 稳定型：淬火后工件性能均匀稳定，介质本身性能在一定时间内稳定。
- 经济型：质优价廉，能耗低。
- 采用新的表面强化技术，促进氮基气氛热处理：
随着技术的发展和演进，QPQ盐浴复合处理技术已被用于提高刀具寿命和降低成本。PVD氧化钛物理涂层技术可将刀具寿命提高3至5倍，适用于干燥各种精密贵重的齿轮刀具。
采用氮基气氛进行保护性热处理和化学热处理，实现非氧化脱碳。在氮基气氛中进行化学热处理可以减少内部氧化等缺陷，并提高化学热处理的质量。
