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金屬熱處理是一種常見的金屬材料加工工藝，目的是在不破壞金屬材料形狀的前提之下，通過改變材料表面化學成分或內部顯微結構，從而提升材料某些方面的性能。顧名思義，熱處理是以溫度控制為手段的，工藝流程一般 包括加熱、保溫和冷卻三個環節。早在公元前六世紀,鋼鐵冶煉技術被人類發明并得到普遍推廣。那時候，人們就已經開始使用簡單的熱處理工藝，以增加鋼鐵材料的硬度。隨著相關科學理論的不斷完善，近年來，這種金屬材料加工工藝得到了更大的發展。其中最常用的手段被稱為“四把火”。熱處理工藝中的“四把火”，這是四種不同處理方法的總稱，依次分別是退火、正火、淬火和回火。因為都帶一個“火”字，所以合稱“四把火”。這“四把火”都與金屬材料加熱后的冷卻處理有關，但因為冷卻的方法和媒介不同而有所區別。

退火

當金屬加熱到適宜溫度以后，先保溫達到足夠的時間，保溫時間的長短是根據材料性質和工件的形狀、尺寸來決定的，然后再進行緩慢冷卻，這種方法稱為退火。經過退火處理的金屬材料，硬度降低，切削加工性得到改善，殘余應力被.消除，在加工過程中不容發生變形或出現裂紋。

正火

正火，又稱常化，其過程與退火類似，只是冷卻時需將工件放置在空氣中,或對其進行噴水、噴霧、吹風等手段輔助冷卻。對金屬材料進行正火處理，也可以起到去除內應力和改善切削工藝的效果,只是得到的材料硬度更大、組織更細。退火和正火通常都作為改善材料性能的預備熱處理，但對一-些要求不太高的材料，正火也可以作為最終熱處理而使用。

淬火

將工件加熱保溫，使之全部或部分奧氏體1化以后，借助水、油或其它無機鹽、有機水溶液作為介質，對金屬進行快速冷卻處理的工藝稱為淬火。淬火可以大大提高工件硬度，尤其是表面淬火技術，因工件氧化和脫碳量較少，常被應用在機床主軸和齒輪的加工制造當中。但經過淬火后的金屬材料通常脆性也會增加，需要及時進行下一步回火工序。

回火

回火是將淬火后的工件重新加熱到低于下臨界溫度范圍以內的某一合適溫度，然后放置在高于室溫而低于650C的環境內長時間保溫，最后進行冷卻。這一工序可以有效降低鋼件脆性，提高其延性和韌性。回火與淬火經常配合使用，淬火后的工件如果進行高溫回火工藝，整個過程統稱為調質處理;如果在略高于室溫的環境下進行回火，則把整個過程統稱為時效處理。復雜熱處理除簡單的“四把火”外，熱處理工藝還經常與其他工藝結合使用，形成更復雜的熱處理工藝，以達到更好的加工效果。如在對材料進行熱處理的流程中，加入了壓力加工形變這道工序，這樣的結合可以很好地增強工件強度和韌性，這種.方法稱為形變熱處理。如把熱處理過程置于負壓氣氛或真空環境中進行，將有效避免工件發生氧化、脫碳等現象，處理出來的工件表面光潔，性能也有所提升，這種處理方法稱為真空熱處理。如在加熱過程中，使用不同介質給工件表層摻入碳、氮、硼等元素，以改變工件表面的化學成分，這種方式稱為化學熱處理。