熱處理是非常重要的技術，它改變了鋼的微觀組織結構，因而影響工具鋼的力學性能。熱處理總體是由升溫、保溫和降溫三個過程構成，具體到每個階段還有一些工藝細節，比如升溫，如何升溫？如何降溫等都成為熱處理的關鍵，也決定著的熱處理的結果。

　　加熱至硬化溫度

　　正如所言，材料中包含的應力在熱處理期間會使其產生變形。為此，應避免加熱期間產生熱應力。因此，加熱至硬化溫度的基本規則是：升溫過程一定要緩慢進行，每分鐘僅增加幾度。在熱處理中，升溫過程被稱為斜坡(ramping)。

　　在硬化過程中，斜坡應該在不同步驟中進行，在中間溫度下停止該過程，通常稱為預熱步驟。其原因是使部件的表面和中心之間的溫度相等。通常選擇的預熱溫度為600-650℃（1100-1200?F）和800-850℃（1450-1560?F）。在鋼的熱處理過程中升溫，保溫和降溫是技術中最為關鍵的環節。 

　　在處理具有復雜幾何形狀的大型工具的情況下，推薦應用第三步預熱，在接近完全奧氏體區域。

　　在硬化溫度保溫時間

　　很難針對所有的情況給出確切的建議。在每種情況下必須考慮諸如加熱爐的類型、硬化溫度與加熱爐的尺寸有關的爐料重量，爐料中不同部件的幾何形狀等因素。熱電偶的使用幾乎可以涵蓋加熱爐中不同工具不同區域的溫度。

　　當爐子中的部件的芯部達到預定溫度時，斜坡步驟結束。然后將溫度保持恒定一定量的時間，這稱為保溫時間。

　　一般建議保溫時間為30分鐘。在高速鋼的情況下，當硬化溫度高于1100℃（2000?F）時，保溫時間將較短。如果保溫時間延長，則可能出現類似晶粒生長等微觀組織結構問題。

　　淬火

　　通常應該在快速和慢速淬火速率之間的選擇折衷方案。為了獲得最佳的微觀組織結構和工具性能，淬火速率應該是快速的。為了使畸變最小化，建議使用較慢的淬火速率。

　　緩慢淬火導致部件的表面和芯之間的較小溫度差，并且不同厚度的部分將具有更均勻的冷卻速率。在低于Ms溫度的馬氏體范圍內淬火時，這是非常重要的。

　　馬氏體形成導致材料中的體積和應力增加。這也是為什么在達到室溫之前應該中斷淬火的原因，通常在50-70℃。然而，如果淬火速率太慢，特別是對于較重的橫截面，則可能發生微結構中的不期望的變形，從而存在工具性能差的風險。

　　如今，用于合金鋼的淬火介質有：硬化油、聚合物溶液、空氣和惰性氣體。空氣硬化保留用于具有高淬透性的鋼，這在大多數情況下主要歸因于錳、鉻和鉬的組合存在于鋼中。通過階梯淬火或者分級淬火可以減少變形和硬化裂紋的風險。在該方法中，材料在兩個步驟中淬火。首先，將其從硬化溫度冷卻直到表面的溫度剛好高于Ms溫度。然后必須保溫在那里直到表面和芯之間的溫度均衡。此后，冷卻過程繼續。這種方法允許芯和表面幾乎同時轉變成馬氏體并減少熱應力。當在真空爐中淬火時，階梯淬火也是可能的。

　　在一個部件中可以獲得的最大冷卻速率取決于鋼的熱導率，淬火介質的冷卻能力和部件的橫截面積。 

　　不良的淬火速率將導致在部件芯部的晶粒邊界處的碳化物沉淀，并且這對鋼的機械性能非常不利的。此外，對于具有較大橫截面的工具，較大部件的表面處所獲得的硬度可以比較小部件的更低，因為從芯部傳遞至表面的大量熱量會產生自回火效應。 

　　一些實際問題

　　在高溫下，鋼很可能遭受氧化和碳含量的變化（滲碳或脫碳）。保護性氣氛和真空技術是解決這些問題的答案。脫碳導致低的表面硬度低并增加了開裂的風險。另一方面，滲碳可能導致兩個不同的問題：

　　•首先也是最容易識別的是形成較硬的表面層，這可能產生負面影響。 

　　•其次可能的問題是表面殘留奧氏體。在許多情況下，當采用光學顯微鏡觀察時，殘留奧氏體可能與鐵素體混淆。

　　這兩個相還具有相似的硬度。因此，一開始可以確定為脫碳可能在一些情況下是完全相反的問題。由于這些原因，使熱處理的氣氛不影響部件的碳含量是非常關鍵的。

　　加熱時采用密封不銹鋼箔包裹在馬弗爐中可以提供一些保護。淬火前應取出鋼箔。

　　真空技術

　　真空技術是當今應用于高合金鋼硬化的最常用的技術。真空熱處理是一個干凈的過程，因此部件不需要在熱處理后進行清洗。它還能提供可靠的過程控制，具有較高自動化、低維護和環境友好性。所有的這些因素都使真空技術對高品質零件特別有吸引力。

 

　　真空爐不同步驟的功能列出如下：

　　•在充電操作后爐子關閉時，空氣從加熱室中泵出，以避免氧化。

　　•將惰性氣體（最常見的是氮氣）注入加熱室，直到達到約1-1.5Pa的壓力。

　　•加熱系統啟動。惰性氣體的存在將使得通過對流機制的熱傳遞過程成為可能。這是將爐加熱到大約850℃的最有效的方式。

　　•當爐子達到約850℃的溫度時。輻射加熱機制的影響將超過傳熱過程中對流的影響。因此，氮壓力降低，以便優化輻射的影響，并且在這些新的物理條件下對流加熱機制是可忽略的。氮氣壓力的新值約為7mbar。具有該剩余壓力的原因是為了避免合金元素的升華，即避免合金元素損失到真空。這種低壓條件在加熱過程的最后部分，并且在所選硬化溫度下的保溫期間保持不變。

　　•冷卻將通過大量注入惰性氣體（最常見的是氮氣）進入加熱室，變換方向，達到以前在爐子編程時選擇的過壓。最大超壓是每個爐的標稱特性。