热处理工艺的基本原理
热处理作为机器零件与工具制造过程中的重要加工工艺，其目的不是改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和性能来满足工程中对材料的服役性能和加工要求，所以，选择正确的、先进的热处理工艺对于挖掘金属材料的性能潜力、改善零件使用性能、提高产品质量，延长零件的使用寿命、节约材料具有重要的意义；同时，还对改善零件毛坯的工艺性能以利于冷热加工的进行起着重要的作用。因此，热处理在机械制造行业中被广泛地应用，例如，汽车、拖拉机行业中需要进行热处理的零件占70％一80％；机床行业中占60％～70％；轴承及各种模具则达到100％。
钢之所以能进行热处理，是由于钢在固态下能发生相变，但某些纯金属和合金由于不具有这一特性而不能用热处理的方法强化。金属与合金在加热或冷却过程中发生相变的温度称为相变点，又称临界点。根据Fe-FeaC相图可知，共析钢在加热或冷却过程中经过PSK线)时，发生珠光体与奥氏体之间的相互转变；亚共析钢经过GS线(A，)时，发生先共析铁索体完全溶入奥氏体或先共析铁素体开始从奥氏体中析出的转变；过共析钢经过ES线(Acm)时，发生先共析渗碳体完全溶人奥氏体或先共析渗碳体开始从奥氏体中析出的转变。 Al、A3、ACm称为碳素钢加热或冷却过程中的相变点。但是，Fe-FesC相图上反映出的相变点A1、Az、A，是平衡条件下的固态相变点，即在非常缓慢加热或冷却条件下钢发生组织转变的温度。实际上，钢在热处理时的组织转变并不是在平衡相变点发生的，大多有不同的滞后现象，实际相变点与平衡相变点的温度差称为过热度(加热时)或过冷度(冷却时)。过热度或过冷度随加热或冷却速度的增大而增大，为了与平衡相变点相区别，通常用A、、A、、Ac—表示钢在实际加热条件下的相变点，而用A。、A、、A，表示在实际冷却条件下的相变点，如图2—1所示。掌握了钢加热、冷却过程中的相变规律就能较容易地理解各种热处理方法的作用与目的。
2—2所示为最基本的热处理工艺曲线。br/img src=加热是热处理的第一道工序，任何成分的碳钢加热到Acl线以上时，都将发生珠光体向奥氏体的转变。将共析钢、亚共析钢、过共析钢分别加热至Ac1、Ac2、Ac 以上时，都完全转变为单相奥氏体，这种将钢加热至Ac2或Ac1点以上，以获得完全或部分奥氏体组织的操作称为奥氏体化。加热的目的就是能使钢获得奥氏体组织，并利用加热规范控制奥氏体晶粒大小，只有钢处在奥氏体状态下才能通过不同的冷却方式，使其转变为不同的组织，从而获得所需的性能。下面以共析钢为例来说明奥氏体化的过程。br/ 一、奥氏体化过程与影响因素br/ 1．基本过程br/ 室温组织为珠光体(P)的共析钢加热至Al(Ac1)以上时，将形成奥氏体(A)，即发生P(F+Fe3C)+A的转变。可见这是由成分相差悬殊、晶格结构完全不同的两相向另一种成分和晶格的单相固溶体的转变过程，是一个晶格改组和铁、碳原子的扩散过程，也是通过形核和长大的结晶过程来实现的，其基本过程分为下面四个阶段(见图2—3)。br/img src=奥氏体形核 晶核易在铁素体与渗碳体相界面上形成，因为此处原子排
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