工件在加熱和冷卻過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致，形成溫差，就會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力，即熱應(yīng)力。強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過量塑性變形或斷裂)的性能。在熱應(yīng)力的作用下，由于表層開始溫度低于心部，收縮也大于心部而使心部受拉，當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí)，由于心部后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應(yīng)力的作用下終使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度，材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當(dāng)冷卻速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大，后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，因比容的增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹，工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力，心部受壓應(yīng)力，恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度，形狀，材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。

  要確切判斷其過熱的程度必須觀察顯微組織。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈，是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心處，首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。若在GCr15鋼的淬火組織中出現(xiàn)粗針狀馬氏體，則為淬火過熱組織。形成原因可能是淬火加熱溫度過高或加熱保溫時(shí)間太長造成的過熱；也可能是因原始組織帶狀碳化物嚴(yán)重，在兩帶之間的低碳區(qū)形成局部馬氏體針狀粗大，造成的局部過熱。過熱組織中殘留奧氏體增多，尺寸穩(wěn)定性下降。由于淬火組織過熱，鋼的晶體粗大，會(huì)導(dǎo)致零件的韌性下降，抗沖擊性能降低，軸承的壽命也降低。過熱嚴(yán)重甚至?xí)斐纱慊鹆鸭y。

滲碳階段：

1、爐溫到達(dá)滲碳溫度后，記下到溫時(shí)間，改變滲碳劑滴量，繼續(xù)保溫排氣30~45min，取氣分析，當(dāng)爐氣CO2體積分?jǐn)?shù)〈0.5%時(shí)，即進(jìn)入滲碳階段，改變滲劑滴量，關(guān)小排氣孔，使燃燒火焰長度達(dá)100~150mm，燃燒火焰呈亮黃色，無明亮火星迸出，打開U型壓力計(jì)，使?fàn)t壓控制在250~400Pa。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。

2、從外試樣孔放入兩枚外試樣，外試樣放入深度一般離爐100~200mm ，外試棒孔應(yīng)用石棉繩塞緊，以防漏氣和散熱。

3、每隔15min檢查一次爐溫、爐壓用表校對滴劑滴量。波動(dòng)范圍不得超過規(guī)定值的±5滴/min，同時(shí)對滲碳?xì)夥者M(jìn)行分析，并嚴(yán)控氣氛中的CO2、H2O、O2值。

4、強(qiáng)滲階段的爐氣碳勢可以高出所要求表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值的0.2%~0.4%。

氣體滲碳是將模板置于含碳原子的氣體介質(zhì)中，在一定溫度下保溫一段時(shí)間，使碳原子滲入模板表面，以改變鋼表面（模板表面）的化學(xué)成分、組織和性能。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。氣體滲碳工藝包括分解、吸收和擴(kuò)散三個(gè)過程。滲碳時(shí)，首先是鋼表面與氣體介質(zhì)相互作用，在氣相和金屬表面吸收活性碳原子，同時(shí)依靠原子的擴(kuò)散速度及其形式向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，擴(kuò)散速度的大小取決于濃度的差別和原子的熱運(yùn)動(dòng)。隨著吸收增加和擴(kuò)散的深入，模板表面達(dá)到過共析和共析成分的含碳量，隨后將模板進(jìn)行淬火和低溫回火，可在模板表面獲得高硬度、高強(qiáng)度和高耐磨性的滲碳層。