将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。渗硼是继渗碳、氮之后发展起来的一项提高表面耐磨性的有效方法。金属零件渗硼后，表面形成的硼化物( FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2)及碳化硼等硬度极高(1300~2000HV)的化合物，热稳定好。其耐磨性、耐蚀性、耐热性均比渗碳和渗氮高，可广泛用于模具表面强化，尤其适合在磨粒磨损条件下的模具。根据采用介质的不同，渗硼分为固体法、液体法和气体法。但由于气体渗硼采用乙硼烷或三氯化硼气体，前者不稳定易爆炸，

在真空（低压）碳氮共渗的渗剂（碳氢化合物+氨气）中没有含氧介质，金属表面的化学反应是在100~3000Pa的真空状态下单向的分解反应，在碳氮共渗过程中，一旦停止气源供应，表层的C继续向金属内部扩散，呈现非平衡态；而N则从金属表面溢出，呈现平衡态，或者说此时已渗入金属的N同时向金属内部和表面两个方向扩散，这些特点对工艺有重要影响。真空碳氮共渗除保留气体碳氮共渗特点外，渗剂气体中无含氧介质，渗层组织中可以杜绝晶界氧化层，共渗压力低，使用的渗剂气体量少，废气排放量也大幅度减少。典型举例：乙炔真空渗碳的应用，使真空渗碳生产

氮碳共渗工艺是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氮化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般为500~600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为软氮化。氮碳共渗工艺的优点：1)氮碳共渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达570~680HV，模具钢、高速钢、渗氮钢共渗后硬度可达850～1200HV；渗层脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性、热稳定性和耐蚀性。2)工艺温度低，且可不淬火，工件变形小。3)处理时间短，经济性好。4)设备简单，工艺易掌握。存在的问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。

由于氮的渗入使钢的临界相变点Ac1、Ac3下移，可以适当降低淬火温度，提供了进一步减少淬火变形的可能。氮的渗入还使淬透性增加，所以除合金钢外，碳素钢也可以实施碳氮共渗及油淬处理，从而提高硬度和表面耐磨性。1)该技术使用的渗剂有：①氨气+煤油；②吸热式气氛+富化气+氨气；③氮基气氛+甲醇+丙烷+氨气等。2)共渗机理：无论哪种渗剂中都有含氧介质，C、N同时渗入金属，金属表面的化学反应、C和N向金属内部的扩散是平衡式，从共渗结果看，渗层组织有晶界氧化层。3)预抽真空式碳氮共渗技术：从C、N来源和使用渗剂方法来看，共渗机理

碳氮共渗是在渗碳和渗氮的基础上发展起来的一种化学热处理方法。它是将碳原子和氮原子同时渗入钢件表面的过程。由于早期的碳氮共渗是在含氰化物的盐浴中进行的，所以俗称“氰化”。碳氮共渗与渗碳相比，其处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大、变形开裂倾向小，能源消耗少，渗层的耐疲劳性、耐磨性和耐回火性好；与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。碳氮共渗兼有渗碳和渗氮的优点，包括以下几方面：(1)渗层性能好  碳氮共渗与渗碳相比，碳氮共渗层的硬度与渗碳层的硬度差不多，但

离子渗氮是辉光离子渗氮的简称，方法是将待处理的模具零件放在真空容器中，充以一定压力(66.6~1330Pa)的含氮气体（如氮或氮、氢混合气）然后以被处理模具作阴极，以真空容器的罩壁作阳极，在阴、阳极之间加上400~800V的直流电压，阴阳极间便产生辉光放电，容器里的气体被电离，在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以很高速度轰击模具表面，将模具加热。高能正离子冲入模具表面，获得电子，变成氮原子被模具表面吸收，并向内扩散形成氮化层，离子氮化可提高模具耐磨性和疲劳强度。离子渗氮是利用了辉光放电这一

气体渗氮在生产中的应用已有半个世纪的历史，工艺比较成熟。通常采用的介质为氨气，在渗氮温度400~500℃下，当氨与铁接触时就分解出氮原子固溶于铁中。也可以产生氮分子及氢分子，化学表达式如下：2NH3→3H2+2[N]2NH3→3H2+N2气体渗氮可根据零件的形状、大小等选用RJJ系列井式电炉、RJX系列箱式电炉及钟罩式电炉。(1)气体渗氮工艺参数  渗氮温度、渗氮时间和氨分解率是气体渗氮三个重要的工艺参数。它们对渗氮速度、渗层深度、渗层硬度、硬度梯度以及脆性都有极大影响。渗氮

将气体渗碳剂通入或滴入高温的渗碳炉中，进行裂化分解，产生活性原子，然后渗入模具表面进行的渗碳就是气体渗碳。气体渗碳法通常采用通入吸热型气体渗碳剂。在温度900~950℃渗碳加扩散处理过程后，在炉内将零件冷却到820~830℃直接淬火，然后采用170～180℃回火。其渗碳深度与渗碳的温度、时间和扩散时间有关。气体渗碳有可靠的气源，化学成分稳定，含硫和其他杂质少，分解过程转化完全，不积或少积炭黑，价格低廉，便于储运管理。常见的气体渗碳剂有两类：一类是碳氢化合物的有机液体，采用滴入法，将液体渗碳剂（如煤油、苯、甲醇、丙酮

固体渗碳是在固体渗碳介质中进行的渗碳过程。渗碳剂由固体炭和催渗剂两部分组成。固体炭可以是木炭也可以是焦炭。碱金属或碱金属的碳酸盐可用作催渗剂，其醋酸盐有更好的催渗作用和活性。固体渗碳的反应是在高温下渗碳剂发生分解：Na2CO3→Na2O+CO2BaCO3→BaO+CO2高温下分解出的CO2与炽热的炭发生还原反应：CO2+C→2COCO气体吸附在工件表面，在Fe的催化作用下发生渗碳反应：2CO→C(Fe)+CO2固体渗碳是在充满渗碳剂的密封不锈钢制箱中进行的，一股采用箱式电炉加

根据弹簧的尺寸不同，可将其分为热成形弹簧（线径或厚度> 10mm）和冷成形弹簧（线径或厚度<10mm）两大类。(1)热成形弹簧  热成形弹簧钢一般用于大型弹簧或形状复杂的弹簧。弹簧热成形后进行淬火和中温回火，获得回火托氏体组织，其硬度在40~45HRC。热处理后的弹簧往往还要进行喷丸处理，使表面产生硬化层，并形成残余压应力，以提高弹簧的抗疲劳性能，从而延长弹簧的寿命。通过喷丸处理还能消除或减轻弹簧表面的裂纹、划痕、氧化、脱碳等缺陷的有害影响。(2)冷成形弹簧  冷

滚动轴承钢在工作时承受着较大的集中交变应力，同时在滚动体和套圈之间还会产生强烈的摩擦。因此，滚动轴承钢必须具有高的硬度和耐磨性、高的弹性极限和接触疲劳强度、足够的韧性和一定的耐蚀性。应用最广的轴承钢是高碳铬钢，其w(C)为0.95%~1.15%，w(Cr)为0. 40%~1.65%。加入合金元素铬是为了提高淬透性。由于滚动轴承钢的化学成分和主要性能与低合金工具钢相近，故在实际生产中，除了用来制造滚动轴承外，还常用它来制造刀具、冷冲模、量具及性能要求与滚动轴承相似的耐磨零件。滚动轴承钢都属于高级优质钢，一般规定w(S

弹簧钢主要用来制造各种弹性元件或有类似性能要求的零件，特别是各种弹簧，如圈簧、板簧等，是一种专用结构钢。弹簧是利用弹性变形吸收能量以缓和振动和冲击，或依靠弹性贮存能量以起到驱动作用。因此，弹簧的材料应具有高的弹性极限、高的强度、高的疲劳极限、足够的塑性和韧性，一定的淬透性、低的脱碳敏感性和良好的耐热性及耐蚀性。合金弹簧钢w(C)一般为0.45%~0.70%。含碳量过高，塑性和韧性降低，疲劳极限也下降。合金弹簧钢中常加入的合金元素有锰、硅、铬、钒、钨等。加入硅、锰主要是提高钢的淬透性，同时也提高钢的弹性极限，其中硅的

合金调质钢是指经淬火及高温回火（调质处理）后使用的合金结构钢。合金调质钢的w(C)一般为0.25%~0.50%，常加入少量铬、锰、镍、硅、硼等合金元素以增加钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性；加入少量钼、钒、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长大和提高钢的回火稳定性，以进一步改善钢的性能。例如40Cr钢是合金调质钢中最常用的钢种，其强度比40钢提高了约30%。合金调质钢主要用于制造汽车、拖拉机、机床及其他机械上要求具有良好综合力学性能的重要零件，如机床主轴、齿轮、汽车曲轴、半轴、连杆以及高强度连接螺栓等。用合金调

离子渗氮是辉光离子渗氮的简称，方法是将待处理的模具零件放在真空容器中，充以一定压力(66.6~1330Pa)的含氮气体（如氮或氮、氢混合气）然后以被处理模具作阴极，以真空容器的罩壁作阳极，在阴、阳极之间加上400~800V的直流电压，阴阳极间便产生辉光放电，容器里的气体被电离，在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以很高速度轰击模具表面，将模具加热。高能正离子冲入模具表面，获得电子，变成氮原子被模具表面吸收，并向内扩散形成氮化层，离子氮化可提高模具耐磨性和疲劳强度。离子渗氮是利用了辉光放电这一

在渗碳介质中加热保温，使钢的表层渗入碳的热处理过程称为渗碳。一般情况下，渗碳在临界相变点Ac3以上(850~ 950℃)进行。渗碳是一种最久远、应用最广泛的化学热处理方法。渗碳后进行淬火、回火处理，可以提高模具表面的碳浓度，使硬度、接触疲劳强度、耐磨性较心部有较大的提高，而心部仍具有一定的强度和良好的韧性。渗层组织：淬火后为碳化物、马氏体、残留奥氏体。渗层厚度0.3~1. 6mm，表面硬度57～63HRC。作用与特点：渗碳淬火后提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，渗碳温度较高，工件畸变较大。模具零件渗碳后，都要进行淬火

化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如C、N、Si、B、Al、Cr、W等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可获得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。常用的化学热处理方法包括：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、硫氮共渗、渗硼、硼氮共渗、渗铝、渗铬、渗硅、渗锌、盐浴渗金属等。各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。(1)分解 &n

由于球状石墨对基体的割裂作用小，所以通过热处理可以改变球墨铸铁的基体组织，从而提高其力学性能。球墨铸铁的热处理与钢的相似，常用的热处理工艺有以下几种：(1)退火  退火的目的是获得塑性好的铁素体基体，以改善切削性能和消除铸造应力。球墨铸铁的退火工艺有高温退火和低温退火两种。高温退火适用于原始铸态组织中存在渗碳体的铸件，其工艺为：将铸件加热至900~950℃，保温2～5h，随炉缓冷至600℃左右出炉空冷；低温退火适用于原始铸态组织中无渗碳体时，其工艺为：将铸件加热至720~760℃，保温3~6h，

1)对于要求表面高硬度、高耐磨性和心部高强韧性的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。2)对渗碳层的要求：一般渗碳层厚度为0.8~1. 5mm，当压制含硬质填料的塑料时，模具渗碳层厚度应为1.3~1. 5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8~1. 2mm。渗碳层的w(C)为0.7%~1.0%时为佳。渗层不允许有粗大未溶的碳化物、网状碳化物、晶界内氧化等缺陷。若采用碳氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。3)渗碳温度一般在900~920℃，保温时间为5~10h，具体应根据

用热处理方法提高灰铸铁力学性能的效果不大。因为灰铸铁中的片状石墨起到了隔热的作用，使得灰铸铁的导热性很差，热处理只能改变灰铸铁表面层的基体组织，不能改变灰铸铁件的内部基体组织，以及石墨的形态与分布。因此灰铸铁热处理主要是为了减少铸件的内应力，提高表面的硬度和耐磨性。灰铸铁常用的热处理方法有下面几种：1．去应力退火一些形状复杂和要求尺寸稳定性高的零件，如机床床身、柴油机缸体等，为减少变形和防止开裂，保证尺寸稳定，必须进行消除内应力的退火，又称人工时效。去应力退火的工艺是：将铸件加热到500~600℃，保温一段时间，然

冷作模具只有通过合适的热处理工艺才能达到使用性能要求。冷作模具常用的基本热处理工序包括正火、退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等。(1)正火  消除或改善模具毛坯料的各种组织缺陷，获得最利于切削加工的组织与硬度，改善组织，细化晶粒，为后续热处理作好组织准备。(2)退火  冷作模具钢常用的退火工艺主要有以下三种：完全退火、球化退火、去应力退火。(3)调质  对于形状复杂、尺寸精度要求高的模具，以及模具表面需要进行强化处理（氮化）的模具，调质应安排在粗加工之后