热处理与表面处理

1、热处理与外表处理1、概述将原材料或半成品置于空气或特定介质中,用适当方式进行加热、保温和冷却,使之获得人们所需要的力学或工艺性能的工艺方法,称为热处理.按其特点,可分为一般热处理、 化学热处理和外表热处理三种.1.1 热处理的工艺特点和处理目的（1） 一般热处理1工艺特点、处理目的和应用类别工艺特点目的和应用退火将工件加热到一定温度相受或小 相变保温后缓冷卜来,或通过相变以获 得珠光体型组织,或不发生相变的消除 应力降低硬度的一种热处理方法.1、降低硬度、提升塑性、改善切削 加工性能或压力加工性能；2、经相变退火提升成分和组织的均 匀性、改善加工工2性能,并为下道工序 作准备；3、消除铸、锻、

2、焊、扎冷加工等所 产生的内应力.正火一般将钢件加热到临界温度 Ac3或 Accm+4060C,保温一定时间,到达 完全奥氏体化和均匀化,然后在自然流 通的空气中均匀冷却.大件正火也可采 用风冷、喷雾冷却等以获得正火均匀的 效果.调整钢件的硬度、细化组织及消除网 状碳化物,并为淬火作好组织准备.其主 要应用如下：1、用于含碳量低于 0.25%的低碳钢 工件,使得到量多且细小的珠光体组织,提 高硬度,从而改善其切削加工性能；2、消除过共析钢中网状渗碳体为球 化退火彳准备；3、作为中碳钢合金结构钢淬火前的 预先处理,以减少淬火缺陷；4、作为要求小局的普通结构件的最 终热处理；5、用于淬火返修件消除内

3、应力和细 化组织以防重淬火时产生变形与开裂.淬 火将工件加热至Ac3或Ac1 +2030C,保温一定时间而后快速冷却, 获得均匀细小的马氏组织或均匀细小 马氏体和粒状渗碳体混合组织.1、提升硬度和耐磨性；2、淬火后经中温或高温回火,可狄 得良好的综合机械性能.回 火将淬火后的工件重新加热到 Ac1以 卜杲一温度,保温一段时间,然后取出 以一定方式冷却卜来.1、降低脆性,消除内应力,减少工 件的变形和开裂.2、调整硬度、提升塑性和韧性获得 工件所要求的机械性能.3、稳定工件尺寸.类别工艺特点目的和应用回火低 温 回 火回火温度为150 c250 c降性脆性和内应力的同时,保持钢在淬火后的高硬度和

4、耐磨性.主要用于各种工 具、模具、滚动轴承以及渗碳或外表淬火 的零件.中 温 回 火回火温度为 350C-500 C在保持一定韧性的条件下提升弹性 和屈服强度,主要用于各种弹簧、锻模、 冲击工具和某些要求高强度的零件.高 温 回 火回火温度为 500 c 650C,回火后获得索氏体组 织.一般为惯称为调质处理.可获得强度、塑性、韧性都较好的综 合机械性能.广泛用于各种较为重要的结 构零件,特别是在交变负荷卜-工作的连 杆、螺栓、齿轮及轴,不但可作为这些重 要零件的最终处理,而且还常可作为某些 精密零件如丝杆等的预先热处理,以减小最终热处理中的变形, 并为获得较好的最 终性能提供组织根底.冷 处

5、 理将淬火后的工件,在零度以下的低 温介质中继续冷却, 一般冷到零卜60 C 80C,待工件截面冷到温度均匀一致 后,取出空冷.可提升工件硬度、抗拉强度和稳定工 件尺寸.主要用于合金钢制成的精密刀 具、量具和精密零件,如量块、量规、较 刀、样板、高精度丝杠、齿轮等,还可使 磁钢更好地保持磁性.2)具体材料的热处理温度和所得到的硬度,这里不一一例举,可参见有关热处理的专业手册,或机械加工工艺手册的热处理章节.(2)化学热处理将工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的外表的工艺,称化学热处理.如：渗碳和渗氮.类别工艺特点目的和应用渗碳将低碳或中碳钢工件放入渗碳介质中加热及 保温,

6、使工件外表层增碳, 经渗碳的工件必须进行 淬火和低温回火,使工件外表渗碳层获得回火马氏 体组织.当渗碳件的某些部位不允许高硬度时,那么可在渗碳前采取防渗举措,即在渗前对防渗部位进行镀 铜或敷以防渗涂料, 并根据需要在淬火后进行局部 退火软化处理.增加钢件外表硬度,提局 其耐磨怀和疲劳强度,并同时 保持心部原材料所具有的韧 性,适用于中小型零件和大型 重负荷、受冲击,要求耐磨的 零件,如：齿轮、轴等.类别工艺特点目的和应用渗氮向工件表向渗入氮原子形成氮化层的过 程.为了保证工件心部获得必要的机械性能, 需要在渗氮前进行调质处理, 使心部获得索氏 体组织,同时为了减少在渗氮中变形,在切削加工后,一

7、般需要进行消除应力的高温回火.渗氮分气体渗氮和液体渗氮, 目前/ .泛应 用气体渗氮.按用途还可分强化渗氮和抗蚀渗 氮.当工件只需要局部渗氮,可将不需要的部 位预先镀锡用于结构钢工件,或镀馍用 于不锈钢工件,或采用涂料法,或进行磷化 处理.提升外表硬度、耐磨性和疲劳 强度实现这两个目的的为了强化 渗氮以及抗蚀水平抗蚀渗氮.强化渗氮用钢通常是用含有A1、Cr、Mo 等金属,如38 CrMo A1A目前专用可渗氮的钢种,其他 如 40Cr、35CrMo、42CrMo、50CrV、 12Cr2Ni4A 等钢种,用 Cr-AL-Mo 钢渗氮得到的硬度比 Cr-Mo-V钢渗 碳的高,但其韧性不如后者.抗

8、蚀渗氮常用材料是碳钢和铸 铁.渗氮层厚度根据渗氮工艺性和 使用性能,一般不超过0.60.7mm.渗氮广泛用于各种高速传动精 密齿轮、高精度机床主轴,如键杆 磨床主轴；在变向负荷工作条件下 要求很高疲劳强度的零件,如高速 柴油机轴及要求变形很高和一定抗 热、耐蚀工作划、境的耐磨零件,如 发动机的气缸阀门等.3外表热处理快速加热工件,使外表组织迅速相变, 转变成奥氏体,经淬火冷却,使外表淬硬而心部 仍保持材料的原有性能,称外表热处理.类别工艺特点目的和应用感 应 加 工 型将工件的整体或局部置入感应器中,由十图频电流的集肤效应, 使零件相应部位由表 面向内加热、升温使表层一定深度组织转变成 奥氏体

9、然后再迅速淬硬的工2.根据零件材料的特性选择淬火冷却介质.感应加热淬火件变形小、节能、本钱低、 劳动生产率局、淬火机可放在冷加工生厂线 上,便于生产治理.较大地提升零件的扭转和弯曲 疲劳强度和表向的耐磨性.汽车拖拉机零件采用感应加热 淬火的范围很广,如曲轴、凸轮轴、 主轴、球销等.1.2热处理对钢铁材料地切削加工性能的影响 1复杂性：工艺类别装备水平刀具结构选择的工艺参数冷却液性能2规律性：降低材料硬度、均匀组织,提升切削脆性是改善材料加工性能的重要举措.2、热处理变形工件的热处理变形产生于外力的作用和内应力状态的变化.外力是指工件在热处理加热过程中由于自重、摆放方法不当或其他外部加载的力量.

10、内应力是指工件在热处理过程中, 由于热胀冷缩和组织转变不均匀性引起的工件内部应力.不同部位热胀冷缩的不均匀性所产生的内应力称为热应力,组织转变不均匀性产生的内应力称为组织应力.无论是外力或是内应力, 都要引起工件的变形. 当应力超过材料的屈服点时,就会产生塑性变形或称永久变形.2.1变形的类型三种：即体积、形状和翘曲变形.而具体到一个工件上,往往显示出三种类型的综合交 叉形式.2.2影响工件热处理变形的主要因素、表现形式和解决举措.类别主要因素表现形式解决举措原 材 料热处理前材料的剩余 应力加工应力.热处理加热时由于 释放的不均衡产生变形.采取热前消除应力的 举措.材料组织不均匀、成分 偏析

11、或局部脱碳.淬火时由于成分不 均造成相变不均衡,各部 位胀缩小一致引起.严格限制原材料或半 成品的供货技术状态,减 少材料缺陷.高碳钢材料的带状碳 化物.淬火后与带状组织 相平行的方向容易伸长.可通过锻造消除碳化 物,适当提升淬火加热温 度,促使碳化物溶解.执 八、 处 理 工 艺 因 素加热时摆放不当,工件 受外力或自重的影响.沿受力方向变形或 翘曲.改善装料方法,减少热 态受力.工件经矫直,保存弹性 变形,内部存在剩余应力.由于弹后效应、矫直 后工件一段较长的时间 内恢复到弹性变形前的 状态形成变形.矫直后进行消除应力 处理.执 八、 处 理 工 艺 因 素淬火后回火不是,马氏 体组织不稳

12、定.随时间变化碳从过 饱和的马氏体固溶体中 析出何种收缩造成变形.淬火后应回火充分, 使 马氏体稳定.淬火后材料的剩余奥 氏体数量过多.随时间变化,剩余奥 氏体逐步转变成马氏体 或贝氏体,比容增大,造 成何种和尺寸加大工件 失去精度.对精度要求高的,件, 热处理要严格限制,剩余奥 氏体数量,必要时进行冷处 理.类别主要因素表现形式解决举措产 品 工 艺 性产品设计结构不利于 热处理均匀加热和冷却,如 相邻部位截面变化或形状 不对称.不均衡的热应力和 组织应力造成工件变形.1、根据可能改看产品 设计结构的工2性；2、热后矫正变形；3、精密件矫正后进行 去除应力处理；4、利用相变超塑化的 特性进行

13、加压淬火或加压 回火,提升工件尺寸稳定 性,保持较好的精度.广品结构、精度要求和 选择的材料不适应.高精度工件采用淬 透性底的快冷淬火材料、 热处理时变形大.选择淬透性较局、淬火 变形小的材料.产 品 与 材 料 特 性对某种结构工件,按材 料特性,经热处理都要产生 各自的规律性尺寸变化.尺寸的改变包括长 度的伸缩、直径、角度、 锥度的变化、距离的改 变,螺距的变化、齿轮齿 白、压力角、按能量及其 其他各种规律性的变形.大量投产之前应进行各种工2和材料试验, 找出 热处理变化规律、提出热前 加工尺寸的预补偿或热后 修正.3、金属外表处理外表处理一般指化学处理、电化学处理、物理处理及机械处理等方

14、法,通过使用金属表面生成一层金属或非金属覆盖层,用以提升金属工件的防蚀、装饰、耐磨或其他功能.3.1电镀是一种在工件外表通过电沉积的方法生成金属覆盖层,使获得装饰、防腐及某些特 殊性能的工艺方法.3.2镀层的选择镀层用途基体材料电镀类别预防火气腐蚀钢、铁铝及其合金 镁及其合金 锌合金铜及其合金镀锌、磷化、氧气 阳极氧化化学氧化 防护装饰镀铭 镀锡、银预防海水腐蚀钢镀铭预防硫酸、硫酸盐、硫化物 作用钢镀铅预防渗碳钢镀铜预防渗氮钢镀锡预防磨擦外表的机械磨损钢、铁镀铭修复尺寸钢、铁、铜及其合 金镀铭、铁、镀铜提升减磨性能钢镀铅、银、锢提升反光性能钢、铜及其合金镀银、铜-银-铭提升导电性能黄铜镀银提升钎焊性钢、黄铜镀铜、镀锡防腐装饰性钢、铁、铜、锌合金、铅及其合金防护装饰镀铭阳极氧化处 理3.3化学镀化学镀是借助于