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1、6钢的热处理（3）,1,材料课件,6-7钢的表面淬火,一、感应加热表面淬火 集肤效应: 电流频率越高,涡流集中的 表面层越薄. 500/,2,材料课件,3,材料课件,感应加热设备,4,材料课件,5,材料课件,高频感应加热淬火 200300KHz 0.50.2mm 中小模数齿轮、中小尺寸轴类 中频感应加热淬火 2500800Hz 210mm 大中模数齿轮、较大尺寸轴类 工频感应加热淬火 50Hz 1015mm 大直径轧辊、火车车轮,6,材料课件,适用材料：中碳钢、中碳合金钢 45 40Cr 40MnB 预先处理：正火或调质 感应加热表面淬火特点 过热度大（Ac3以上80150），得到细 隐晶马氏
2、体，硬度高2HRC3HRC。 残余压应力，提高疲劳强度。 氧化脱碳少，变形小。 温度、淬硬层易于控制。,7,材料课件,传动轴淬火,8,材料课件,斧子淬火,9,材料课件,齿轮、链轮淬火,10,材料课件,工件内孔淬火,11,材料课件,感应加热表面淬火件的技术条件,1、表面硬度 P119表5-1 2、淬硬层深度 表5-2 3、预先热处理要求,12,材料课件,二、火焰加热表面淬火,13,材料课件,火焰加热表面淬火特点,设备简单、成本低、灵活性大。 淬硬层26mm，太深易过热，质量较难控制。 单件、小批量生产，大型零件表面淬火。,14,材料课件,6-8 钢的化学热处理,将钢件置于一定温度的活性介质中保温
3、，使一种或几种元素深入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能的工艺。 渗碳 渗氮 碳氮共渗,15,材料课件,一、渗碳,目的： 提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 心部仍保持良好的塑性和韧性。 应用： 受磨损和较大冲击载荷的零件。 （齿轮、活塞销、套筒）,16,材料课件,渗碳方法 气体渗碳 介质： 煤油、苯、甲醇 反应： 2CO CO2+C H2+CO H2O+C CnH2n nH2+nC,17,材料课件,18,材料课件,气体渗碳炉,19,材料课件,固体渗碳 介质： 木炭、碳酸盐（BaCO3 Na2CO3） 反应： BaCO3 BaO+CO2 CO2+C 2CO 2CO CO2 +C 特点
4、： 设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差， 质量不易控制。,20,材料课件,21,材料课件,渗碳用钢,C：0.080.25%，对于要求较高或较大截面的零件，含碳量达0.30%。 低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时间渗碳晶粒易于长大，重要零件(如汽车、拖拉机齿轮等)都用低碳合金渗碳钢。合金渗碳钢中常加入Cr、Ni、Mo、W、V、Mn、B和Ti等元素。,22,材料课件,常见的防渗方法,预留余量切除法：即在零件不应渗碳的部位，预先留出比渗碳层稍厚的加工余量，渗碳后再用机械方法把这部分切除。这种方法比较可靠，但材料和工时的损失较大，形状复杂的零件，要切除余量也较困难。而且不能进行直接淬火。 涂料法
5、：用13铅丹和23氯化铜加上占两种材料总量1015的松脂混合，溶于有机溶剂(酒精、汽油)中成糊状，用毛笔涂于不需渗碳部位，厚度约0.71.0mm，干燥后再涂一层。 镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为0.020.04mm的铜层，可以比较可靠的防止碳的渗入。,23,材料课件,渗碳工艺 温度：900950 时间：决定于渗层厚度要求（124页表）,24,材料课件,25,材料课件,渗碳层厚度,碳钢：表面到过渡层一半处。 过渡层：出现铁素体开始至心部原始组 织为止。 合金钢：表层至心部原始组织。,26,材料课件,低碳钢渗碳缓冷后的显微组织,27,材料课件,渗碳后的热处理,直接淬火 工艺简单、生
6、产效率高。 节约能源、成本低。脱碳倾向小。 组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。 变形较大。为了减少淬火时的变形, 渗碳后常将工件预冷到830850后淬火。 适用于本质细晶粒钢。,28,材料课件,渗碳后的热处理示意图,29,材料课件,一次淬火 心部要求高的合金钢，略高于心部Ac3； 受载不大但表面性能要求高的零件，Ac1以上3050。 适用本质细晶粒钢。,30,材料课件,二次淬火 力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢； 第一次，Ac3以上3050，改善心部组织，消除表面网状二次渗碳体； 第二次，Ac1以上3050 ，表层获得细马氏体和均匀分布的粒状渗碳体； 工艺复杂，生产率低，成本高，变形大，只
7、用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。,31,材料课件,32,材料课件,渗碳件的一般工艺路线,锻造正火机械加工渗碳 局部镀铜 淬火+低温回火精加工,33,材料课件,钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能,组织：表层 高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体； 心部 低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体） 表面硬度高，58HRC64HRC，耐磨性好；心部韧性好，硬度较低。未淬硬：137HB183HB 淬 硬：30HRC45HRC 疲劳强度高。 图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中不允许硬度高的部位应注明。,34,材料课件,二、渗氮,气体渗氮 氨被加热分
8、解出活性氮原子，氮原子被钢吸收并溶入表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。 常用的氮化钢：35CrAlA, 38CrMoAlA, 38CrWVAlA等。 2NH3 3H2+2N,35,材料课件,与渗碳相比特点： 温度低（500600 ） 时间长（20h50h），0.3mm0.5mm 氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性,36,材料课件,氮化件的组织和性能 高硬度（1000HV1100HV），高耐磨性、热硬性（Fe4N,Fe2N）。 表面压应力提高疲劳强度。 温度低，变形小。 耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）。,37,材料课件,氮化用钢 35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAl
9、A 等 应用 发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、气轮机阀门等要求耐磨性、精度、耐热、耐蚀件。,38,材料课件,离子氮化,在低真空度的容器内，保持氮气的压强为（110）133.32Pa，在400700V的直流电压作用下，使电离后的电离子高速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表层。 周期短，仅为气体渗氮1/31/4； 表层不易形成白色脆性层。,39,材料课件,离子氮化,40,材料课件,三、碳氮共渗,工艺 介质：煤油、氨气 温度：830 850 时间：12h 渗层：0.2mm0.5mm 性能 含氮马氏体耐磨性好。 比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。,41,材料课件,42,材料课件,真空炉,43
10、,材料课件,6-9 热处理工艺缺陷与零件结构,一、热处理工艺缺陷及防止措施 1）硬度不足或出现软点 亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。 表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组织。 冷却速度不足或冷却不均匀。 淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却速度。,44,材料课件,2）零件变形与开裂 正确选材、合理设计。 淬火前进行相应的退火或正火，细化晶粒、均匀组织。 严格控制淬火加热温度。 采用适当的淬火方法。 淬火后立即回火。,45,材料课件,二、 热处理零件的结构工艺性,设计倒角 避免厚薄悬殊 形状对称,46,材料课件,三、 热处理工序位置的安排,退火、正火的工序位置 毛坯生产 退火或正火 机械加工 调质的工序位置 下料 锻造 正火（或退火） 机械粗加工 调质 机械精加工,47,材料课件,淬火的工序位置 下料 锻造 正火（或退火） 机械粗加工 淬火、回火 磨削 感应加热表面淬火的工序位置 下料 锻造 退火（正火） 机械粗加工 调质 机械半精加工 感应加热表面淬火、低温回火 磨削,48,材料课件,渗碳的工序位置 下料 锻造 正火 机械粗加工 局部渗碳时其它部位镀铜 渗碳、淬火低温回火 磨削,49,材料课件,