热处理是调整中间轴螺旋桨轴锻件力学性能的核心工序，同一材质、同一规格的船轴锻件，选用不同热处理方案，硬度、强度、冲击韧性会产生明显差别，工艺选型必须结合载荷波动、海水腐蚀环境、低温工况、锥面耐磨需求综合确定。船轴属于长变截面回转件，法兰、轴身、锥段截面尺寸差异较大，淬火冷却速度不一致，截面突变区域容易产生组织差异；即使淬透性优良的镍铬钼合金钢，超大截面锻件表层与芯部冷却速度依然存在差距，工艺设计阶段需要正视材质特性，合理规划保温、冷却方案。

正火工艺流程简洁，将锻件加热至 Ac3 相变点上方，充分保温后在静止空气中冷却。经过正火处理的船轴锻件，晶粒得到细化，锻造残余应力得到一定释放，硬度适中，切削加工性能良好，适合加工余量较大、载荷平稳、冲击频次偏低的配套中间轴毛坯。正火状态锻件综合强度上限低于调质件，不适合螺旋桨主轴这类长期承受强交变载荷的部件；部分毛坯正火粗加工之后，仅对锥面、轴颈配合面做局部表面强化，兼顾加工便利性与局部耐磨需求。

调质是中间轴螺旋桨轴锻件应用范围较广的热处理方案，工序包含淬火和高温回火。淬火阶段升温至材质对应温度区间，充分保温之后采用油冷，油冷可以降低长轴大件淬火开裂风险，快速冷却得到马氏体组织，马氏体硬度高，但脆性大、残余应力集中，不能直接投入使用，必须配套高温回火。回火温度依据图纸硬度、低温冲击指标调整，42CrMo、34CrNiMo6 船轴回火区间多在 540℃至 620℃，保温完成后冷却，马氏体分解转化为回火索氏体，残余应力大幅释放，强度、塑性、冲击韧性形成平衡，适配绝大多数散货船、工程船推进轴系。合金钢存在回火脆性倾向，大件回火之后采用快冷方式降低脆性影响。

表面强化手段可按需选用，针对螺旋桨轴锥面、轴颈密封配合面，在调质基础上实施感应淬火或者渗氮处理，表层形成高硬度硬化层，提升耐磨与抗腐蚀疲劳能力，轴芯保留调质状态的高韧性，遭遇瞬时冲击时不容易整体断裂。硬化层深度结合轴径、摩擦负荷设定，硬化层过浅服役周期有限，硬化层过深容易出现淬裂、表层剥落，表面强化之后增加低温回火，消除硬化层残余应力，稳定表层组织。

长船轴热处理变形管控难度较高，法兰、锥段结构不对称，淬火冷却不均、自重作用都会引发弯曲。山西永鑫生重工处理长规格中间轴螺旋桨轴锻件时，优化悬挂装炉方式，降低自重带来的形变；热处理完成后开展校正，校正结束补充去应力回火，消除校正引入的新应力，防止后续精加工之后回弹变形。硬度检测在轴身、法兰、锥段多个位置定点测试，理化试样取自同炉工艺余料，完成拉伸、冲击试验，验证锻件综合力学指标。