（1） 真空熱處理
1、真空熱處理的優(yōu)越性  真空熱處理是和可控氣氛并駕齊驅的應用面很廣的無(wú)氧化熱處理技術(shù)，也是當前熱處理生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可實(shí)現鋼件的無(wú)氧化、無(wú)脫碳，而且還可以實(shí)現生產(chǎn)的無(wú)污染和工件的少畸變，因而它還屬于清潔和精密生產(chǎn)技術(shù)范疇。目前它已成為工模具生產(chǎn)中不可替代的先進(jìn)技術(shù)。
2、真空熱處理工藝  工件畸變小是真空熱處理的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。據國內外經(jīng)驗，工件真空熱處理的畸變量?jì)H為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規律，并用計算機加以模擬，對于推廣真空熱處理技術(shù)具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時(shí)氣流均勻性對零件淬硬效果和質(zhì)量分散度有很大影響。采用計算機模擬手段研究爐中氣流循環(huán)規律，對于改進(jìn)爐子結構變具有重要意義。真空滲碳是實(shí)現高溫滲碳的最可能的方式。但在高溫下長(cháng)時(shí)間加熱會(huì )使大多數鋼種的奧氏體晶粒度長(cháng)得很大，對于具體鋼材高溫滲碳，重新加熱淬火對材料和工件性能的影響規律加以研究，對優(yōu)化真空滲碳、冷卻、加熱淬火工藝和設備是很有必要的。近幾年，國際上有研究開(kāi)發(fā)使用氣體燃料的燃燒式真空爐的動(dòng)向。在真空爐中采用氣體燃料加熱的困難太多，雖然有節約能源的說(shuō)法，但不一定是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
（3）化學(xué)熱處理
化學(xué)熱處理是將工件置入含有活性原子的特定介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素（如Ｃ、Ｎ、Ｓi、Ｂ、Ａl、Ｃr、Ｗ等）滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分和組織，達到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點(diǎn)是既改變工件表面層的組織，又改變化學(xué)成分。它可比表面淬火獲得更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。
各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過(guò)程組成的。
1）分解　 由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子。
2）吸收 工件表面對活性原子進(jìn)行吸收。吸收的方式有兩種，即活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格形成溶體，或與鋼中的某種元素形成化合物。
3）擴散　已被工件表面吸收的原子，在一定溫度下，由表面往里遷移，形成一定厚度的擴散層。
1、滲碳:
    滲層組織:淬火后為碳化物、馬氏體、殘余奧氏體。滲層厚度（mm），0.3～1.6，表面硬度，57～63HRC，作用與特點(diǎn)，提高表面硬度、耐磨性、疲勞強度，滲碳溫度（930℃）較高，工件畸變較大；應用，常用于低碳鋼、低碳合金鋼、熱作模具鋼制作的齒輪、軸、活塞、銷(xiāo)、鏈條。
滲碳件滲碳后，都要進(jìn)行淬火、低溫回火，回火溫度一般為150～200℃。
    經(jīng)淬火和低溫回火后，滲碳件表面為細小片狀回火馬氏體及少量滲碳體，硬度可達58～64HRC，耐磨性能很好。心部組織決定于鋼的淬透性。普通低碳鋼如15、20鋼，心部組織為鐵素體和珠光體，硬度為10～15HRC。低碳合金鋼如20CrMnTi心部組織為回火低碳馬氏體、鐵素體及托氏體，硬度為35～45HRC，具有較高的強度、韌性及一定的塑性。
2.液體氮化  也稱(chēng)軟氮化，低溫氰化，或者氮碳共滲，在滲氮過(guò)程中，碳原子也參與，因而比一般的單一氣體滲氮具有更高的滲速，在滲層表面硬度相當的情況下，氮化層的脆性也比氣體氮化小，軟氮化因此得名。 氮化主要是往爐中加入純氨，在200℃以上氨分解為活性氮原子，在500～580℃時(shí)，活性氮原子往鋼件表面滲氮和擴散，得到0.3～0.5mm厚的高硬度、耐腐蝕、抗疲勞的氮化層。
 把含碳物質(zhì)和氨同時(shí)通入爐內就是碳氮共滲，又叫氰化。它兼有滲碳和氮化的性能，氰化溫度低于滲碳，使工件變形小，而氰化速度比滲碳和氮化快，生產(chǎn)周期短。老的液體氮化法主要原料是氰化鈉，所以也有叫低溫氰化的，硬化層中的氮比碳的濃度高，因而氮碳共滲的稱(chēng)法又被廣泛采用在氮化的過(guò)程中，當活性較大時(shí)，表面生成很薄的化合物層（10～30μm的ε相），隨后便是γ`和擴散層。當活性較小時(shí)，表面化合物相可以不出現，從而獲得得以彌散硬化為主的組織
3.離子氮化  是利用輝光放電這一物理現象對金屬材料表面強化的氮化法。在低壓的氮氣或氨氣等氣氛中，爐體和被處理工件之間加以直流電壓，使產(chǎn)生輝光放電，在被處理表面數毫米處出現急劇的電壓降，氣體中的離子，向陰極移動(dòng)，當接近工件表面時(shí)，由于電壓降劇降而被強烈加速，轟擊工件表面，離子具有的動(dòng)能轉變?yōu)闊崮?，加熱了被處理的工件，同時(shí)一部分離子直接注入工件表面，一部分離子引起陰極濺射，從工件表面“濺射出”電子和原子，“濺出”的鐵原子和由于電子作用而形成的原子態(tài)氮相結合，形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸發(fā)，因受到高溫和離子轟擊而很快地分解為低價(jià)氮化物而放出氮。一部分失去氮的鐵又被濺射到輝光等離子氣體中與新的氮原子相結合，促進(jìn)氮化。
（4）化學(xué)熱處理解釋
化學(xué)熱處理是通過(guò)改變金屬和合金工件表層的化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理。
    化學(xué)熱處理的工藝過(guò)程一般是：將工件置于含有特定介質(zhì)的容器中，加熱到適當溫度后保溫，使容器中的介質(zhì)(滲劑)分解或電離，產(chǎn)生的能滲入元素的活性原子或離子，在保溫過(guò)程中不斷地被工件表面吸附，并向工件內部擴散滲入，以改變工件表層的化學(xué)成分。通常，在工件表層獲得高硬度、耐磨損和高強度的同時(shí)，心部仍保持良好的韌性，使被處理工件具有抗沖擊載荷的能力。
    每一種化學(xué)熱處理工藝都各有其特點(diǎn)，如果需要分別或同時(shí)提高耐磨、減摩、抗咬死、耐蝕、抗高溫氧化和耐疲勞性能，則根據工件的材質(zhì)和工作條件選擇相應的化學(xué)熱處理工藝。
    化學(xué)熱處理是古老的工藝之一，在中國可上溯到西漢時(shí)期。已出土的西漢中山靖王劉勝的佩劍，表面含碳量達O.6～0.7%，而心部為O.15～O.4%，具有明顯的滲碳特征。明代宋應星撰《天工開(kāi)物》一書(shū)中，就記載有用豆豉、動(dòng)物骨炭等作為滲碳劑的軟鋼滲碳工藝。
    明代方以智在《物理小識》“淬刀”一節中，還記載有“以醬同硝涂鏨口，煅赤淬火”。硝是含氮物質(zhì)，當有一定的滲氮作用。這說(shuō)明滲碳、滲氮或碳氮共滲等化學(xué)熱處理工藝，早在古代就已被勞動(dòng)人民所掌握，并作為一種工藝廣泛用于兵器和農具的制作。
    隨著(zhù)化學(xué)熱處理理論和工藝的逐步完善，自二十世紀初開(kāi)始，化學(xué)熱處理已在工業(yè)中得到廣泛應用。隨著(zhù)機械制造和軍事工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的各種性能指標也提出了越來(lái)越高的要求。除滲碳外，又研究和完善了滲氮、碳氮和氮碳共滲、滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硫、硫氮和硫氮碳共滲，以及其他多元共滲工藝。
    電子計算機的問(wèn)世，使化學(xué)熱處理過(guò)程的控制日臻完善，不僅生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，而且工藝參數和處理質(zhì)量也得到更加可靠的控制。
    按滲入元素的性質(zhì)，化學(xué)熱處理可分為滲非金屬和滲金屬兩大類(lèi)。前者包括滲碳、滲氮、滲硼和多種非金屬元素共滲，如碳氮共滲、氮碳共滲、硫氮共滲、硫氮碳(硫氰)共滲等；后者主要有滲鋁、滲鉻、滲鋅，鈦、鈮、鉭、釩、鎢等也是常用的表面合金化元素，二元、多元滲金屬工藝，如鋁鉻共滲、鉭鉻共滲等均已用于生產(chǎn)。此外，金屬與非金屬元素的二元或多元共滲工藝也不斷涌現，例如鋁硅共滲、硼鉻共滲等。
    鋼鐵的化學(xué)熱處理可按進(jìn)行擴散時(shí)的基本組織，區分為鐵素體化學(xué)熱處理和奧氏體化學(xué)熱處理。前者的擴散溫度低于鐵氮共析溫度，如滲氮、滲硫、硫氮共滲、氧氮共滲等，這些工藝又可稱(chēng)為低溫化學(xué)熱處理；后者是在臨界溫度以上擴散，如滲碳、滲硼、滲鋁、碳氮共滲等，這些工藝均屬高溫化學(xué)熱處理范圍。
    滲碳是使碳原子滲入鋼制工件表層的化學(xué)熱處理工藝。滲碳后，工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低溫回火后，在提高硬度和耐磨性的同時(shí)，心部能保持相當高的韌性，可承受沖擊載荷，疲勞強度較高。但缺點(diǎn)是處理溫度高，工件畸變大。
    滲碳工藝廣泛應用于飛機、汽車(chē)、機床等設備的重要零件中，如齒輪、軸和凸輪軸等。滲碳是應用最廣、發(fā)展得最全面的化學(xué)熱處理工藝。用微處理機可實(shí)現滲碳全過(guò)程的自動(dòng)化，能控制表面含碳量和碳在滲層中的分布。
    滲氮是使氮原子向金屬工件表層擴散的化學(xué)熱處理工藝。鋼鐵滲氮后，可形成以氮化物為主的表層。當鋼中含有鉻、鋁、鉬等氮化物時(shí)，可獲得比滲碳層更高的硬度、更高的耐磨、耐蝕和抗疲勞性能。滲氮主要用于對精度、畸變量、疲勞強度和耐磨性要求都很高的工件，例如鏜床主軸、鏜桿，磨床主軸，氣缸套等。
    碳氮共滲和氮碳共滲是在金屬工件表層同時(shí)滲入碳、氮兩種元素的化學(xué)熱處理工藝。前者以滲碳為主，與滲碳相比，共滲件淬冷的畸變小，耐磨和耐蝕性高，抗疲勞性能優(yōu)于滲碳，70年代以來(lái)，碳氮共滲工藝發(fā)展迅速，不僅可用在若干種汽車(chē)、拖拉機零件上，也比較廣泛地用于多種齒輪和軸類(lèi)的表面強化；后者則以滲氮為主，它的主要特點(diǎn)是滲速較快，生產(chǎn)周期短，表面脆性小且對工件材質(zhì)的要求不嚴，不足之處是工件滲層較薄，不宜在高載荷下工作。
    滲鵬是使硼原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。硼在鋼中的溶解度很小，主要是與鐵和鋼中某些合金元素形成硼化物。滲硼件的耐磨性高于滲氮和滲碳層，而且有較高的熱穩定性和耐蝕性。滲硼層脆性較大，難以變形和加工，故工件應在滲硼前精加工。這種工藝主要用于中碳鋼、中碳合金結構鋼零件，也用于鈦等有色金屬和合金的表面強化。
    滲硼工藝已在承受磨損的磨具、受到磨粒磨損的石油鉆機的鉆頭、煤水泵零件、拖拉機履帶板、在腐蝕介質(zhì)或較高溫度條件下工作的閥桿、閥座等上獲得應用。但滲硼工藝還存在處理溫度較高、畸變大、熔鹽滲硼件清洗較困難和滲層較脆等缺點(diǎn)。
    滲硫是通過(guò)硫與金屬工件表面反應而形成薄膜的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)過(guò)滲硫處理的工件，其硬度較低，但減摩作用良好，能防止摩擦副表面接觸時(shí)因摩擦熱和塑性變形而引起的擦傷和咬死。
    硫氮共滲、硫氮碳共滲是將硫、氮或硫、氮、碳同時(shí)滲入金屬工件表層的化學(xué)熱處理工藝。采用滲硫工藝時(shí)，滲層減摩性好，但在載荷較高時(shí)滲層會(huì )很快破壞。采用滲氮或氮碳共滲工藝時(shí)，滲層有較好的耐磨、抗疲勞性能，但減摩性欠佳。硫氮或硫氮碳共滲工藝，可使工件表層兼具耐磨和減摩等性能。
    滲金屬是將一種或數種金屬元素，滲入金屬工件表層的化學(xué)熱處理工藝。金屬元素可同時(shí)或先后以不同方法滲入。在滲層中，它們大多以金屬間化合物的形式存在，能分別提高工件表層的耐磨、耐蝕、抗高溫氧化等性能。常用的滲金屬工藝有滲鋁、滲鉻、滲鋅等。
化學(xué)熱處理的發(fā)展將著(zhù)重于擴大低溫化學(xué)熱處理的應用；提高滲層質(zhì)量和加速化學(xué)熱處理過(guò)程；研制適應常用化學(xué)熱處理工藝的專(zhuān)用鋼；發(fā)展無(wú)污染化學(xué)熱處理工藝和復合滲工藝；用計算機控制多種化學(xué)熱處理過(guò)程，建立相應的數學(xué)模型，研制各種介質(zhì)中適用的傳感器和外接儀表、設備等。