工程材料与成形技术基础8

1、Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础第三章第三章 钢的热处理钢的热处理第三节第三节 钢的表面热处理钢的表面热处理第五节第五节 热处理工艺的应用热处理工艺的应用（Heat Treatment of Steel )Heat Treatment of Steel )Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础心部：硬度低，心部：硬度低，韧性高韧性高 在生产中，有很多零件要求表面和心部具在生产中，有很

2、多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。和韧性。表面：硬度高，耐磨表面：硬度高，耐磨Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 在这种情况下，单从在这种情况下，单从材料选择入手或采用普材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能通热处理方法，都不能满足其要求。满足其要求。解决这一问题的方法是表解决这一问题的方法是表面热处理面热处理Materials a

3、nd Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础一、钢的表面淬火一、钢的表面淬火 钢的表面淬火是通过对钢表面进行快钢的表面淬火是通过对钢表面进行快速加热后，使表层获得奥氏体组织，待热速加热后，使表层获得奥氏体组织，待热量还没有传导到钢件心部时，以大于临界量还没有传导到钢件心部时，以大于临界速度的冷速快冷到室温，使表层获得马氏速度的冷速快冷到室温，使表层获得马氏体组织而心部仍保持淬火前的组织状态的体组织而心部仍保持淬火前的组织状态的热处理工艺方法。热处理工艺方法。Materials and Forming Technolog

4、y 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础1 1、感应加热表面淬火、感应加热表面淬火感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图集肤效应示意图Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础淬火层深度淬火层深度()()与电流频率与电流频率( ( f f ) )的关系的关系: : = (500-600) / =

5、(500-600) / （mmmm） f（1 1）高频）高频 淬硬层深度淬硬层深度 0.5-2mm.0.5-2mm. 主要用于中小型零件的表面淬火。主要用于中小型零件的表面淬火。（2 2）中频）中频 淬硬层深度淬硬层深度 2-8mm.2-8mm. 主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。（3 3）工频）工频 淬硬层深度淬硬层深度 10-15mm.10-15mm. 主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。（4 4）超音频）超音频 淬硬层深度介于高频与中频之间淬硬层深度介于高频与中频之间 淬火后可获得基本上能沿

6、零件轮廓分布的淬硬层淬火后可获得基本上能沿零件轮廓分布的淬硬层 。 Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础感应加热表面淬火零件的一般工艺路线为：感应加热表面淬火零件的一般工艺路线为：磨削加工低温回火感应淬火切削（半精）加工调质切削（粗）加工退火或正火锻造Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础2 2、火焰加热表面淬火、火焰加热表面淬火Materials and Forming Technol

7、ogy 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础二、化学热处理二、化学热处理 把工件置于一定活性的介质中加热把工件置于一定活性的介质中加热、保温，使介质分解出活性元素渗入工、保温，使介质分解出活性元素渗入工件的表层，以改变表层的化学成分，从件的表层，以改变表层的化学成分，从而使表层与心部具有不同成分与组织性而使表层与心部具有不同成分与组织性能的工艺方法，称为表面化学热处理能的工艺方法，称为表面化学热处理 。Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础化学热处理的

8、基本过程化学热处理的基本过程: :（2 2）吸收）吸收: : 活性原子被零件表面吸收和溶活性原子被零件表面吸收和溶 解。解。（3 3）扩散）扩散: : 活性原子由零件表面向内部扩活性原子由零件表面向内部扩 散散, , 形成一定的扩散层。形成一定的扩散层。（1 1）分解）分解: : 化学介质在高温下释放出待渗化学介质在高温下释放出待渗 的活性原子。的活性原子。 2CO CO2 +C 2NH3 2N+3H2Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础1 1、钢的渗碳、钢的渗碳 渗碳就是把钢件置于渗碳介

9、质中去，加渗碳就是把钢件置于渗碳介质中去，加热到高温（热到高温（900-950900-950的单相奥氏体区），保的单相奥氏体区），保温足够时间后，使渗碳介质中分解出活性碳温足够时间后，使渗碳介质中分解出活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳、心原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳、心部仍保持原有成分的热处理工艺。部仍保持原有成分的热处理工艺。Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 1%CP+Fe3C0.2%C F + P少少表面表面中心中心零零 件件PP+FMaterials and For

10、ming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础一般渗碳件的工艺路线为：一般渗碳件的工艺路线为：精加工低温回火淬火渗碳切削加工正火锻造Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础2 2、钢的渗氮、钢的渗氮 把钢件置入渗氮介质中，加热到规定把钢件置入渗氮介质中，加热到规定温度，保温足够时间后，依靠渗氮介质中温度，保温足够时间后，依靠渗氮介质中分解出活性氮原子渗入钢件表层，从而提分解出活性氮原子渗入钢件表层，从而提高工件表层的硬度、耐磨性、疲

11、劳性能和高工件表层的硬度、耐磨性、疲劳性能和耐蚀性的一种化学热处理方法。耐蚀性的一种化学热处理方法。Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础（1 1）耐磨渗氮）耐磨渗氮 （2 2）耐蚀渗氮）耐蚀渗氮渗氮零件的工艺路线：渗氮零件的工艺路线：精磨或研磨渗氮粗磨除应力精加工调质处理粗加工退火锻造Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础第五节第五节 热处理工艺的应用热处理工艺的应用一、热处理缺陷一、热

12、处理缺陷1 1、过热、过烧、过热、过烧2 2、氧化、脱碳、氧化、脱碳3 3、变形、开裂、变形、开裂Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础二、热处理工件的结构工艺性二、热处理工件的结构工艺性1 1）避免尖角和棱角）避免尖角和棱角 2 2）避免厚薄悬殊的截面）避免厚薄悬殊的截面Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础3 3）尽量采用封闭结构）尽量采用封闭结构 。4 4）尽量采用对称结构。）尽量采

13、用对称结构。5 5）尽量采用组合结构，把整体件改为组合件。）尽量采用组合结构，把整体件改为组合件。Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础（1 1）预先热处理的工序位置）预先热处理的工序位置1 1）退火、正火工序的位置）退火、正火工序的位置切削加工正火（或退火）等）毛坯生产（铸、锻、焊2 2）调质的工序位置）调质的工序位置半精加工调质粗加工或退火正火锻造下料)(三、热处理工序位置安排三、热处理工序位置安排Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料

14、与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础（3 3）最终热处理工序位置）最终热处理工序位置1 1）整体淬火）整体淬火磨削淬火、回火（低、中）粗、半精加工（留余量退火（或正火）锻造下料2 2）表面淬火）表面淬火磨削表面淬火、回火半精加工（留余量）调质粗加工正火（退火）锻造下料Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础3 3）渗碳工序）渗碳工序磨削低温回火渗碳、淬火粗、半精加工正火锻造下料4 4）渗氮工序）渗氮工序精磨或超精磨渗氮粗磨去应力退火半精、精加工调质粗加工退火锻造下料Materi

15、als and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础 例题：一车床主轴由例题：一车床主轴由4545钢制造，为传递力钢制造，为传递力的重要零件，它传递一般载荷，轴颈处要求耐的重要零件，它传递一般载荷，轴颈处要求耐磨。热处理技术条件为：整体调质，硬度磨。热处理技术条件为：整体调质，硬度220-220-250HBS250HBS；轴颈处表面淬火，硬度；轴颈处表面淬火，硬度50-52HRC50-52HRC。该轴的制造工艺路线为：该轴的制造工艺路线为：下料下料锻造锻造（ ）机加工（粗）机加工（粗） （ ）机加工（半精加工）机加工（半精加工）轴颈处轴颈处 （ ）磨削磨削Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础吉林大学珠海学院工程材料与成形技术基础3-11 3-11 直径为直径为10mm10mm的共析钢小试样加热到相变点的共析钢小试样加热到相变点A1A1以上以上3030，用图