渗氮改善材料表层性能：热处理通过受控加热和冷却改变材料组织

热处理通过受控加热和冷却改变材料组织。退火通常用于软化材料或改善组织状态。正火一般采用空气冷却以获得相应组织。淬火通过较快冷却形成所需的强化组织。回火通常安排在淬火之后调整性能平衡。钢的淬硬性反映淬火后可能获得的硬度。淬透性描述一定条件下形成硬化层的能力。

保护气氛能够减轻部分氧化和脱碳问题。真空热处理有利于控制表面反应和污染。淬火介质影响冷却速度和工件变形风险。水冷通常比油冷具有更强的冷却能力。聚合物淬火液的冷却特性受到浓度等因素影响。淬火开裂与组织应力和热应力共同有关。复杂零件热处理时可能发生不均匀尺寸变化。

淬透性较高不意味着材料表面硬度一定更高。奥氏体是钢在相应条件下形成的固溶体组织。马氏体通常由奥氏体在快速冷却时转变形成。珠光体由铁素体与渗碳体交替组成。贝氏体的形态和性能受到转变温度影响。残余奥氏体可能影响淬火件的尺寸稳定性。等温淬火使组织在选定温度阶段发生转变。分级淬火有助于减小某些零件的热应力。

校直需要考虑材料状态和剩余变形能力。时效强化依靠析出相等组织变化提高性能。固溶处理使部分合金元素进入基体固溶体。自然时效是在较低温度环境中逐渐发生的变化。人工时效通过规定温度和时间加快组织调整。过时效可能使强化相粗化并降低部分强度。应力消除退火主要用于减轻内部残余应力。球化退火有助于改善部分高碳钢的加工性能。