第四章钢表面淬火1

1、1、钢的普通热处理包括哪些工艺钢的普通热处理包括哪些工艺? 正火、退火、淬火和回火，统称“四把火”。2、什么是调质？调质处理后钢的组织和性能怎样？、什么是调质？调质处理后钢的组织和性能怎样？ 淬火后高温回火得到回火索氏体组织的复合热处理工艺称调质。 调质后的组织具有较好的综合力学性能。3、什么是钢的淬透性？、什么是钢的淬透性？ 钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。温故知新 截面较大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、截面较大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。淬

2、透性好的钢。心部：硬度低，韧性高在生产中，有很多零件要求表面和心部具有在生产中，有很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耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。性和韧性。表面：硬度高，耐磨表面和心部性能要求不同的零件实例表面和心部性能要求不同的零件实例 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能满足其要求。处理方法，都不能满足其要求。 低碳钢低碳钢 ：可满足心部要求，：可满足心部要求， 表面要求不能满足；表面要求不能满足； 高碳

3、钢：高碳钢： 可满足表面要求，可满足表面要求， 心部要求不能满足；心部要求不能满足；解决这一问题的方法是表面热处理和化学热处理 仅对钢的表面加热、仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表的热处理工艺称为表面热处理面热处理, 也叫表面也叫表面淬火淬火。 化学热处理是将钢件置于化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。技术要求的热处理过程。让我们首先学习让我们首先学习

4、一下表面热处理一下表面热处理吧。吧。表面淬火表面淬火按照实现方式，表面淬火可分为：按照实现方式，表面淬火可分为： 感应加热表面淬火感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火激光加热表面淬火实现表面淬火的基本条件是有足够的能量密度实现表面淬火的基本条件是有足够的能量密度提供表面加热，使表面有足够的速度达到相变提供表面加热，使表面有足够的速度达到相变点以上的温度，属点以上的温度，属非平衡加热非平衡加热。 钢在非平衡加热时的相变特点：钢在非平衡加热时的相变特点：p74751.在一定的加热温度范围内，临界点随加热速度的在一定的加热温度范围内，临界点随加热速度的增加而提高。增加

5、而提高。2.奥氏体成分不均匀性随加热速度的增加而增大。奥氏体成分不均匀性随加热速度的增加而增大。3.提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。4.快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体的回火有快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体的回火有明显的影响：明显的影响：减小过冷奥氏体的稳定性，使减小过冷奥氏体的稳定性，使“C”曲线左移；曲线左移； 亚共析钢马氏体转变后，在原铁素亚共析钢马氏体转变后，在原铁素体区出现低碳马氏体，原珠光体区出现高碳马氏体；体区出现低碳马氏体，原珠光体区出现高碳马氏体； 表面淬火得到的马氏体回火时，硬度下降较快。表面淬火得到的马氏体回火时，硬度下降较快。

6、感应加热表面淬火感应加热表面淬火 是利用感应电流（涡流）通过工件是利用感应电流（涡流）通过工件产生的热效应使工件表面局部加热，产生的热效应使工件表面局部加热，然后快速冷却获得马氏体组织的工然后快速冷却获得马氏体组织的工艺。艺。感应加热表面淬火分类感应加热表面淬火分类感应加热表面淬火原理感应加热表面淬火原理感应线圈中通以交流电时，即在感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电

7、的热。由于交流电的集肤效应集肤效应，靠，靠近工件表面的电流密度大，而中近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行液喷射淬火，淬火后进行150-150-180180低温回火，以降低淬火应低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。力，并保持高硬度和高耐磨性。 电流频率与淬硬深度的关系电流频率与淬硬深度的关系在淬火温度状态下，在淬火温度状态下，电流透入深度与感应电

8、流透入深度与感应电流的频率有关，如电流的频率有关，如下式所示：下式所示： mmf50300感应加热的物理过程：感应加热的物理过程：P82冷态电流透入深度：冷态电流透入深度：热态电流透入深度：热态电流透入深度：透入式加热透入式加热传导式加热传导式加热透入式加热的特点透入式加热的特点：mmf500800mmf2020感应加热表面淬火工艺感应加热表面淬火工艺（1）选择设备）选择设备 （a）设备频率的选择）设备频率的选择 （b）比功率的选择）比功率的选择 f f一定时，比功率越大，加热速度越快：一定时，比功率越大，加热速度越快：比功率一定时，比功率一定时，f f越高，电流透入越浅，加越高，电流透入越浅

9、，加热速度越快。热速度越快。 f f一定时，硬化层较浅的，选用较大的一定时，硬化层较浅的，选用较大的比功率（透入式加热）；硬化层一定时，比功率（透入式加热）；硬化层一定时，f f较低的可选用较大的比功率。较低的可选用较大的比功率。222500150 xxf（2）淬火加热温度和加热方式的选择）淬火加热温度和加热方式的选择 感应加热表面淬火应采用较高的淬火加热温感应加热表面淬火应采用较高的淬火加热温度。（比普通加热淬火温度高度。（比普通加热淬火温度高30-20030-200） 感应加热方式：同时加热法感应加热方式：同时加热法 连续加热法连续加热法（3）冷却方式和冷却介质的选择）冷却方式和冷却介质的

10、选择 冷却方式：喷射冷却冷却方式：喷射冷却 浸液冷却浸液冷却 常用的淬火介质：水、油、聚乙烯醇水溶常用的淬火介质：水、油、聚乙烯醇水溶液、聚丙烯醇水溶液、乳化液等液、聚丙烯醇水溶液、乳化液等同时加热法、喷射冷却同时加热法、喷射冷却连续加热法连续加热法（4）回火工艺）回火工艺 在硬度要求相同时，表面感应淬火工件在硬度要求相同时，表面感应淬火工件的回火温度应比普通淬火的低。的回火温度应比普通淬火的低。 一般只进行低温回火，一般只进行低温回火，150-180150-180。 可进行炉中回火、自回火和感应加热可进行炉中回火、自回火和感应加热回火。回火。 感应器的设计感应器的设计 邻近效应邻近效应 环状

11、效应环状效应 尖角效应尖角效应感应加热表面淬火特点感应加热表面淬火特点 高频感应加热时，加热速度快，过热度大高频感应加热时，加热速度快，过热度大（A Ac3c3以上以上8080150) 150) ，因此淬火组织细小，因此淬火组织细小，成分不均匀，所以淬火组织硬度高，耐磨性好。成分不均匀，所以淬火组织硬度高，耐磨性好。 表面层淬得马氏体后表面层淬得马氏体后, , 由于体积膨胀在工件表由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力面层造成较大的残余压应力, , 显著提高工件的显著提高工件的疲劳强度。疲劳强度。 因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外

12、，由于内部未加热，工件的淬火变碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。形也小。 加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。 工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂的零件的感应器不易制造。的零件的感应器不易制造。感应加热表面淬火应用范围感应加热表面淬火应用范围 一般用于一般用于中碳钢和中碳低合金钢中碳钢和中碳低合金钢,如如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。耐磨性。 为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采用用调质处理或正火调质处理或正火。 感应加热淬火零件的加工工艺路线为：感应加热淬火零件的加工工艺路线为： 下料下料-锻造锻造-调质或正火调质或正火-切削加工切削加工-感应加热淬火感应加热淬火+低温回火低温回火-精加工精加工-检验检验火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 火焰加热表面淬火是用乙炔氧或煤气火焰加热表面淬火是用乙炔氧或煤气氧等火焰加热工件表面，进行淬火。氧等火焰加热工件表面，进行淬火。 火焰加热表面淬火和高频感应加热火焰加