[表面處理] 淺談熱處理

由於現今對於金屬材料要求更加全面，希望能提升金屬的強度及硬度等，便需要藉由"熱處理"方式來達到。

所謂的"熱處理"是將金屬材料加熱到指定溫度後，保持指定溫度於一定時間，再依所需的金屬特性將溫度以一定的速率降到常溫或低溫，透過溫度的變化來改變金屬結構進而得到更優異的材料。

一般我們常聽到的熱處理方式有正火、退火、淬火、回火及表面硬化等。

關於熱處理方法

正火

鋼加熱到奧氏體（Ac3以上30-50℃）並維持加工溫度，接著在空氣中冷卻得到金屬結構平衡。正火的作用是改善材料的機械性能，改善切削性能，細化鑄態結構，消除網狀滲碳體，為後續加工、球化退火及淬火等工藝做好組織準備。正火冷卻速度較退火快，金屬組織比較細，硬度、強度也較高，對於亞共析鋼來說，正火處理有較好的機械性能。如果零件形狀複雜，正火冷卻速度快但有形成裂紋的風險。正火的成本低，操作方便，故在條件允許時應優先採用正火。

退火

將金屬加溫到高於再結晶溫度，並維持此溫度一段時間後再將其緩慢冷卻。退火的功用在於恢復金屬因冷加工而降低的性質，提升柔軟性、延展性和韌性，並釋放內部殘留應力、以及產生特定的結構。退火過程中多以原子或晶格空位的移動，來釋放內部殘留應力，透過這些原子排列重組的過程來消除金屬材料中的差排，這項改變也讓金屬中的差排更易移動，增加其延展性。 

淬火

把合金製品或玻璃加熱到一定溫度，隨即在含有礦物質的水、油或空氣中急速冷卻，主要用以提高合金的硬度和強度。 淬火可增強鋼與鑄鐵的強度和硬度。急速冷卻的速率也會影響物質表面硬度和心部硬度。淬火後物質會變脆，所以通常會再進行回火處理，目的是降低物質的脆度。

回火

回火是將淬火鋼加熱到奧氏體轉變溫度以下的適當溫度，保持高溫加熱1到2小時後冷卻。經過回火鋼的結構趨於穩定，其脆性降低，韌性與塑性提高。回火與淬火為緊連製程，是熱處理的最後一道工序，能消除或減少淬火應力，穩定鋼的形狀與大小，防止淬火零件變形和開裂。高溫回火還可以改善切削加工性能。 

回火又細分為低溫回火、中溫回火、高溫回火。