機(jī)械加工的熱處理要求其實是設(shè)計環(huán)節(jié)的一個技術(shù)要求，如果你是一個機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，你是需要具備這方面的認(rèn)知能力的，如果你沒有這樣的意識，那你還不是一個合格的設(shè)計工程師，至少不是一個很全的設(shè)計工程師。

零件的熱處理設(shè)計要求的認(rèn)知基本上是建立在對材料使用和加工的變化的認(rèn)知上，所以這是一個很體系化的知識結(jié)構(gòu)，它并不是孤立的存在的。

首先我們需要了解所謂的零件精密機(jī)械加工過程中的熱處理到底包括了多少種方式？鑒于各種方式在精密機(jī)械加工過程中出現(xiàn)的頻率和重要性，我們選擇以下幾種來進(jìn)行分析。

在精密機(jī)械加工過程中，我們使用多的是四種熱處理方式：退火、正火、淬火和回火，下面做一一的分析。

1、退火處理

退火處理的定義：將金屬零件加熱到一定的高溫，保持一段時間，然后讓其自然冷卻的一種金屬熱處理工藝。

其主要作用：

A、降低零件的硬度、改善切削加工性能；

B、消除零件殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸、減少變形與裂紋概率；

C、細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除材料組織缺陷；

D、 均勻材料組織和成分，改善材料性能或為后續(xù)熱處理工藝做組織準(zhǔn)備。

2、正火處理

正火處理的定義：將金屬零件加熱到一定的高溫，保持一段時間，然后讓其在空氣中利用噴水、噴霧、吹風(fēng)等方式進(jìn)行冷卻，其與退火處理不同的是，其冷卻速度要快一些，所以得到的材料組織要更細(xì)，機(jī)械性能也有所提高。

其主要作用：

A、去除材料的內(nèi)應(yīng)力；

B、降低材料的硬度、提高塑性；

3、淬火處理

淬火處理的定義：將金屬零件加熱到臨界溫度Ac3或者Ac1以上溫度，保持一段時間，使之全部或者部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。

其主要作用：

A、大幅度提高零件的剛性、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等；

B、滿足某些特殊鋼材的鐵磁性、耐蝕性等物理、化學(xué)性能。

4、回火處理

回火處理的定義：是指將經(jīng)過淬火硬化或正�；�處理后的鋼材再浸置于一低于臨界溫度一段時間后，以一定的速度冷卻下來，以增加材料的韌性的一種熱處理方式。

其主要作用：

A、消除工件淬火時產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止變形和開裂；

B、調(diào)整工件的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性、達(dá)到更好的性能要求；

C、穩(wěn)定組織與尺寸、保證精度；

D、 改善和提高加工性能。

注意，干貨來了：

A、退火和正火通�？梢韵嗷ゴ�替使用，尤其是在處理后獲得的零件硬度不高的話（一般以不影響加工性能為準(zhǔn)），我們要優(yōu)先選擇正火處理，因為它的加工周期更短，成本也就相應(yīng)的更低。

B、回火一般需要配合淬火或正火來使用，回火是替淬火和正火來“擦屁股”的，因為淬火與正火處理后，零件的硬度都會偏高，因此會存在很大殘余應(yīng)力，尤其是淬火處理，零件存在很大的脆硬性，通常一定要回火來“糾偏”才能更好的滿足我們的使用要求。

C、淬火這個詞在工廠通常念“zan huo”,特別是老一輩從業(yè)者都是這個念法，年輕人已經(jīng)開始在改變，但是一時難以消除。

作為一個機(jī)械設(shè)計工程師，我們設(shè)計的零件需要用到熱處理的時候，無非是以下幾種要求:

A、消除材料的鑄造應(yīng)力，其目的是為了得到更加穩(wěn)定的加工尺寸和精度；

B、提高零件的切削性能，其目的是在零件加工的過程中加工效率更高，加工質(zhì)量更好，加工成本更低；

C、提高零件的剛性、硬度和耐磨性能，這個就不需要解釋了吧。

我們對大部分零件的熱處理要求都是圍繞以上三個大的方面在設(shè)計，所以你只需要將以上的四種熱處理方式對應(yīng)你的要求來使用就行了。

我們來舉個例子，我們設(shè)計一個立式加工中心的床身，我們選擇的材料是HT300灰口鑄鐵。其加工的工藝流程大致如下圖：

A、拿到鑄造毛坯后，我們首先需要做的就是退火。

退火的目的就是消除鑄造殘余內(nèi)應(yīng)力，提高零件的切削加工性能，當(dāng)然也有一些廠家這里不做退火，為了節(jié)約成本，他們往往以延長鑄造冷卻的時間來到底去除部分內(nèi)應(yīng)力的目的，這也算是一種投機(jī)取巧的方式，但是按正規(guī)的方法，鑄造后的零件毛坯是一定要做一次退火處理的。

B、接著是進(jìn)入零件的粗加工工序，零件的粗加工工序因為對零件的尺寸沒有太嚴(yán)格的要求，所以工廠都是采用大刀量切削，在大刀量切削的過程中，利用銑刀對零件的沖擊來形成一定程度的振動處理，這也是一個釋放應(yīng)力的過程，但是這也是一個再次產(chǎn)生應(yīng)力的過程，所以我們會接著對零件進(jìn)行二次退火處理。

C、二次退火處理，這次處理其目的和頭一次是一樣一樣的，都是為了穩(wěn)定材料組織，改善切削加工性能，去除零件內(nèi)應(yīng)力，因為我們需要保證零件加工后的尺寸和形位公差是穩(wěn)定的，而不是隨著時間變化而不斷變化的，其實在上個世紀(jì)七八十年代時候那些機(jī)床的基礎(chǔ)件的材料穩(wěn)定性要相對做得好一些，因為除了正規(guī)的二次退火處理，他們還進(jìn)行自然時效處理，把鑄件丟在露天的場地放置半年以上的時間，因為那個時候的產(chǎn)能有效，又是國家分配制銷售，所以可以大限度的保證材料的穩(wěn)定性，現(xiàn)在就顯得“世風(fēng)日下”很多了，鑄造出來就馬上加工，有點小廠連一次退火都不做，反正產(chǎn)品出廠的時候是合格的，發(fā)到用戶手中后，經(jīng)過長度的運輸顛簸，產(chǎn)品的主要零件的尺寸精度和形位公差已經(jīng)發(fā)生了變化，特別是使用一段時間后，更是讓人看不懂，這就是我們一直在設(shè)備制造業(yè)被動的原因所在，好的產(chǎn)品品質(zhì)，一定是基于成本的上升來的。

D、零件半精加工，因為零件的半精加工已經(jīng)是屬于切削量較小的加工工序，所以在加工過程中通常不會產(chǎn)生過大的加工應(yīng)力，但是如果零件的尺寸精度較高，形位公差較嚴(yán)格，我們還是強(qiáng)烈建議將零件放置一段時間后再對零件進(jìn)行精加工，這樣零件可以在一種自然的狀態(tài)下釋放部分應(yīng)力，以保證精加工出來的產(chǎn)品是穩(wěn)定的。很多人都沒有考慮過這個工藝過程，把零件加工的工藝安排得一環(huán)扣一環(huán)，看起來效率很高，其實質(zhì)量并沒有很好的保證。

E、零件精加工工序，經(jīng)過放置一段時間后，零件的材料已經(jīng)變得相對穩(wěn)定，在精加工階段就顯得尤為考驗一個操作者的水平了，很多時候精加工精度并不單純的來自加工機(jī)床的精度，其有可能是來自你裝夾方式，特別是對于一些強(qiáng)度和剛性不是很好的零件，裝夾的時候尤為要注意，不要用死力去壓緊工件，一旦工件產(chǎn)生了形變，你加工好工件后，一松開夾緊，工件就會馬上彈回原有狀態(tài)，這個時候的加工精度就會改變，所以在精加工工序，裝夾的力道顯得尤為重要，這也是很多老師傅的不傳之謎。

以上是一個零件在精密機(jī)械加工過程中牽涉到的熱處理工藝的應(yīng)用分享，其實類似的還有很多，例如淬火工藝，碳氮共滲工藝等等。這都需要我們在實際的工作經(jīng)歷種去總結(jié)和積累，這也是一個合格的機(jī)械設(shè)計工程師的能力憑證。