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鋼的熱處理是指在固態下通過對鋼進行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結構，從而獲得所需要性能的一種工藝。鋼的熱處理路線圖，如圖所示：2、鋼的熱處理分類（1）根據工藝方法來分1）整體熱處理（退火、正火、淬火、回 火）；2）表面熱處理（火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火等）；3）化學熱處理（滲碳、滲氮、滲其它元素等）。（2）根據熱處理在零件加工中的作用分1）預先熱處理（退火、正火）：為機械零件切削加工前的一個中間工序，以改善切削加工性能及為后續作組織準備。2）終熱處理（淬火、回火）：獲得零件終使用性能的熱處理 。3、過熱度和過冷度加熱和冷卻時相圖上臨界點位置，如圖所示：平衡態相變線：A1、A3、Acm加熱（過熱度）： Ac1、Ac3、Accm
冷卻（過冷度）： Ar1、Ar3、Arcm
合金凝固時，由于溶質在固相中和在液相中的溶解度不同，而產生選分結晶(也稱脫溶或液析)現象。即伴隨結晶的進行，在凝固前沿不斷有溶質析出(K<1時)，使液相同溶質濃度逐漸增加。在平衡結晶時，溶質在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行，因而并不產生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中，溶質在兩相，特別是在固相中的擴散不能充分進行。結果析出的溶質不斷在凝固前沿的母液中富集，形成濃度很高的溶質偏析層，此偏析層內熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低，因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現象對凝固組織有很大的影響。極端情況下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出現溶質大的富集情況。其溶質的分布可用下式來描述：式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質濃度；C0為合金熔體中溶質的初始濃度；K為溶質的平衡分配系數，K=C0/CL導；R為結晶速度；DL為溶質在液相中的擴散系數。設K為常數(液、固相線為直線)，且液相線斜率為m，則與凝固前沿溶質濃度相對應的液相線溫度分布可用t L(x) =t0-mC L(x) =t0-mC0(1+1-k/k e -R/DLx)來描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示。可見C L(x)隨距凝固前沿距離增加而減小，t L(x)隨距凝固前沿距離的增加而增高。在凝固前沿(x=O)處。熔體液相線溫度tL與熔體實際溫度之差稱過冷，即Δt =tL-te。當達到穩定態結晶時，凝固前沿處tL=te=ts此時，液相線溫度分布曲線與實際溫度分布曲線所圍成的區域(圖2陰影區)稱組成過冷區。組成過冷的出現，必將終止原有凝固界面的繼續推進，并且當其凝固前沿前方過冷較大處的過冷超過生核所需的過冷度Δt ﹡ 時，將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結晶組織由柱狀晶向等軸晶轉變的一種有說服力的解釋。
晶體生長方式，即凝固前沿推進的方式取決于凝固前沿組成過冷的大小。當組成過冷從無到有、由小變大時，凝固前沿將由平滑無組織狀態演變為胞狀直至樹枝狀、內生生長。對于鋼錠的實際凝固條件下，在大部分凝固期間，凝固前沿是以樹枝狀或內生狀態生長，終得到樹枝狀晶的晶體結構。晶體總是以原子排列緊密的面與液相接觸，以使表面能小。對面心立方晶格的γ一Fe來說，密排面為{111}面，所以開始析出的晶體呈八面體外形。隨著結晶的進行，由于選分結晶在凝固前沿形成溶質富集層，這時晶體便從表面溶質濃度富集較少的部位—八面體的頂端沿[111]方向凸出生長，形成樹枝晶的一次軸(主干)。接著，一次軸沿八面體的棱邊——溶質濃度次低處優先長粗。當一次軸表面處組成過冷進一步增加時，又會在一次軸晶體缺陷處形成與一次軸相垂直的二次枝晶——二次軸。隨后還可能形成三次枝晶、四次枝晶等，每個晶干不斷長粗和長出更高次枝晶，直至彼此相遇。后充滿整個樹枝晶各枝干間，形成一個晶粒。根據生長方式的不同，可得到3種不同形狀的樹枝晶：(1)柱狀晶。只有一個方向上的一次軸得到突出發展的樹枝狀晶。該一次軸稱為主軸。當組成過冷小時，枝晶狀長大所得到的柱狀晶，二次枝晶不發達，類似于棒狀晶。隨著組成過冷的增加，柱狀晶的高次枝晶逐步得到發展。(2)等軸晶。各方向都得到較均勻發展的樹枝狀晶。只有內生生長時才形成等軸晶。(3)粒狀晶。枝晶不發達的樹枝狀晶，也稱球雛晶。只有在散熱強度極小時，如鋼錠和鑄件的熱中心處才可見到粒狀品。
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