表面热处理总复习

1、1 1、表面淬火应用范围、分类、表面淬火应用范围、分类2 2、感应加热淬火的分类与特点、感应加热淬火的分类与特点3 3、感应加热的相变特点、感应加热的相变特点4 4、组织与性能、组织与性能5 5、感应加热基本原理、感应加热基本原理6 6、高频淬火层深及工艺参数的影响、高频淬火层深及工艺参数的影响7 7、技术要求、技术要求8 8、材料与工艺路线、材料与工艺路线 9 9、预热处理、预热处理1010、冷却方式、冷却方式1111、淬后回火、淬后回火1212、中频淬火硬化层深，调匝比和电容的意义、中频淬火硬化层深，调匝比和电容的意义1313、工频加热的特点、工频加热的特点1414、工频感应器的特点、工频

2、感应器的特点1515、感应器设计的基本要求和考虑因素、感应器设计的基本要求和考虑因素1616、感应器设计要点、感应器设计要点p交变载荷、冲击载荷交变载荷、冲击载荷p表面承受压力心部表面承受压力心部p要求表面：要求表面：强度高强度高硬度高硬度高耐磨耐磨心部：良好塑性和韧性心部：良好塑性和韧性 依热源不同分为：依热源不同分为：感应加热淬火感应加热淬火 火焰加热淬火火焰加热淬火 激光加热淬火激光加热淬火 电子束加热淬火电子束加热淬火 接触电阻热加热淬火接触电阻热加热淬火 电解液淬火电解液淬火1 1、分类、分类KHZ KHZ 高频高频KHZ KHZ 超音频超音频1 1 KHZ KHZ 中频中频HZHZ

3、 工频工频2 2、优点：、优点：p加热快、时间短、氧化脱碳少加热快、时间短、氧化脱碳少p局部加热淬火，变形小局部加热淬火，变形小p性能好（硬度、耐磨性、疲劳强度等）性能好（硬度、耐磨性、疲劳强度等）p设备紧凑、使用简单设备紧凑、使用简单p生产效率高、适宜量产生产效率高、适宜量产p提高加热速度将使钢的相变点温度提高加热速度将使钢的相变点温度A AC3C3与与AcAccmcm大幅度提大幅度提高，但使高，但使A AC1C1温度升高有限。温度升高有限。p快速加热条件下渗碳体难以充分溶解，形成奥氏体成快速加热条件下渗碳体难以充分溶解，形成奥氏体成分也相当不均匀。分也相当不均匀。p快速加热，快速加热，A

4、A晶粒细晶粒细p对冷却组织影响：低碳对冷却组织影响：低碳M M、高碳、高碳M M、渗碳体，、渗碳体，M M不稳定，不稳定，回火温度低。回火温度低。4 4、组织、性能、组织、性能p表面淬火层组织表面淬火层组织 可分为淬硬区、过可分为淬硬区、过渡区及心部组织三部渡区及心部组织三部分分p力学性能力学性能硬度硬度 比普通淬火工艺高比普通淬火工艺高2-2-HRCHRC耐磨性比普通淬火工艺高耐磨性比普通淬火工艺高抗疲劳好抗疲劳好5 5、感应加热基本原理、感应加热基本原理电磁感应现象电磁感应现象ddKe22LfXReZeIddKeRtIQf224. 0集肤效应集肤效应电流电流0.36790.3679处为电流

5、透入深度处为电流透入深度热量占热量占86.586.5xxfcxeIeII020f41003. 5感应加热过程感应加热过程透入式加热透入式加热特点：不易过热特点：不易过热损失小、效率高损失小、效率高加热快加热快f2020f5008006 6、工艺参数选取、工艺参数选取6.16.1设备频率的选取设备频率的选取（必须淬硬层（必须淬硬层/4/4）考虑效率最高，淬硬层（考虑效率最高，淬硬层（0.4-0.5)0.4-0.5)。2max2500sDf2min150sDf2600sDf最佳6.26.2比功率的选取比功率的选取比功率：工件单位面积接受的电功率；取决于频比功率：工件单位面积接受的电功率；取决于频率

6、和所要求的硬化层深度率和所要求的硬化层深度 实际生产中的淬硬层深度：实际生产中的淬硬层深度：p与感应电流透入深度及加热时间有关。与感应电流透入深度及加热时间有关。p由频率和比功率确定由频率和比功率确定频率一定时频率一定时 比功率愈大时间短薄比功率愈大时间短薄比功率一定时比功率一定时 频率愈高薄频率愈高薄一定范围内一定范围内 低频率大比功率高频率低比功率低频率大比功率高频率低比功率比功率过低，加热不足、加热层厚、过渡区增加比功率过低，加热不足、加热层厚、过渡区增加p选择比功率时考虑因素：选择比功率时考虑因素： 面积面积 小小 高高 形状形状 简单简单 高高 硬化层硬化层 薄薄 高高 成分成分 碳

7、钢、低合金碳钢、低合金 上限上限 批量批量 大大 高高 感应器间隙感应器间隙 大大 高高三、加热方法的确定三、加热方法的确定（1 1）同时加热）同时加热 S SSmaxSmax P P输输P P0 0S/S/p pg g 旋转旋转 加热均匀加热均匀特点：要求设备功率足够特点：要求设备功率足够 工艺操作简单工艺操作简单 质量易控制质量易控制 能自回火能自回火 高效节能高效节能（2 2）连续加热）连续加热 S SSmaxSmax P P输输P P0 0S Sg g/p pg g 工件和感应器相对运动：旋转和直线运动工件和感应器相对运动：旋转和直线运动有效硬化层深度要求有效硬化层深度要求有效硬化层深

8、度：表面至极限硬度值处的垂直距离有效硬化层深度：表面至极限硬度值处的垂直距离极限硬度值：图样规定硬度下限的极限硬度值：图样规定硬度下限的0.80.8倍倍通常零件厚度的通常零件厚度的耐磨耐磨mmmm齿轮（齿轮（0.2-0.4)m0.2-0.4)m最佳应力分布过渡层为淬硬层的最佳应力分布过渡层为淬硬层的40-7040-70常用材料与工艺路线常用材料与工艺路线p原则上，凡可淬火的材料均可表面淬火。原则上，凡可淬火的材料均可表面淬火。含碳含碳0.35%-1.2%0.35%-1.2%的中、高碳钢的中、高碳钢基体相当于中碳钢的普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻基体相当于中碳钢的普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金

9、铸铁均可以实现表面淬火。铸铁、合金铸铁均可以实现表面淬火。p一般常用中碳（合金）钢、球墨铸铁。一般常用中碳（合金）钢、球墨铸铁。碳钢（碳钢（35-5035-50）轻载、）轻载、m m小小 中碳合金钢中碳合金钢 重载、重载、m m中等中等工艺路线：工艺路线：锻（铸）退火（正火）锻（铸）退火（正火）- -机加机加- -预热处理（调质、预热处理（调质、正火）机加感应淬火低温回火精加工正火）机加感应淬火低温回火精加工p预处理：调质或正火预处理：调质或正火目的：性能和组织准备目的：性能和组织准备五、冷却方式和冷却介质、冷却时间五、冷却方式和冷却介质、冷却时间 连续：喷射冷却（水压、水温、喷射时间）连续：

10、喷射冷却（水压、水温、喷射时间） 同时：喷射冷却、浸液冷却同时：喷射冷却、浸液冷却 细薄、复杂易变形细薄、复杂易变形 埋油冷却埋油冷却喷射冷却是感应加热淬火的最常见冷却方式。喷射冷却是感应加热淬火的最常见冷却方式。感应加热的比功率为正常值，喷射压力为感应加热的比功率为正常值，喷射压力为0.1-0.3MPa0.1-0.3MPa时。时。同时加热时：同时加热时： 水：水： 聚乙烯醇、聚醚：聚乙烯醇、聚醚： 六、淬后回火参数六、淬后回火参数回火目的：保持表面高硬度；减小淬火应力；降低回火目的：保持表面高硬度；减小淬火应力；降低脆性脆性 p炉中回火炉中回火150-180150-180，h hp自回火时间

11、短，比炉中回火高自回火时间短，比炉中回火高p感应回火加热层比淬硬层要深，感应回火加热层比淬硬层要深， 频率、比功率低于淬火时频率、比功率低于淬火时 耐磨性、韧性好耐磨性、韧性好七、质量检验与缺陷处理七、质量检验与缺陷处理1 1、质量检验、质量检验（1 1）外观）外观（2 2）表面硬度）表面硬度（3 3）有效硬化层深度）有效硬化层深度(GB5617-85)(GB5617-85)（4 4）金相组织）金相组织(JB/T9204-1999) M(JB/T9204-1999) M大小大小, ,未溶未溶F F、网、网状状T T含量含量p图样规定硬度下限高于或等于图样规定硬度下限高于或等于55HRC,355

12、HRC,3一一7 7级为合格。级为合格。p图样规定硬度下限低于图样规定硬度下限低于55HRC55HRC时时,3,3一一9 9级为合格。级为合格。 (5) (5) 畸变畸变2 2、常见缺陷及控制、常见缺陷及控制（1 1）硬度不足）硬度不足 a a、比功率低、加热时间短，间隙大、比功率低、加热时间短，间隙大 b b、加热后停留时间过长，喷液量少、压力低、时、加热后停留时间过长，喷液量少、压力低、时间短，介质冷却慢。间短，介质冷却慢。（2 2）软点）软点 局部冷速偏低局部冷速偏低（3 3）软带）软带 加热区返水、运动配合不协调、喷水角度不一致、偏心加热区返水、运动配合不协调、喷水角度不一致、偏心（4

13、 4）裂纹）裂纹 过热、冷速过快、碳过热、冷速过快、碳0.50.5、表面有沟槽、孔、未及时回、表面有沟槽、孔、未及时回火火（5 5）硬化区分布不合理）硬化区分布不合理 硬化区离开危险面硬化区离开危险面6-8mm6-8mm，或危险面淬火硬化，或危险面淬火硬化（6 6）硬化层过厚）硬化层过厚 低淬透钢、提高频率、提高比功率、缩小间隙、缩短时间低淬透钢、提高频率、提高比功率、缩小间隙、缩短时间 （7 7）表面灼伤）表面灼伤（8 8）畸变）畸变 透入式加热、旋转加热透入式加热、旋转加热一、工频加热的特点一、工频加热的特点1 1、电流穿透层深，失磁后在钢中可透入、电流穿透层深，失磁后在钢中可透入70mm

14、70mm深，大深，大截面零件的表面淬火时，可获得截面零件的表面淬火时，可获得15mm15mm以上淬硬层。以上淬硬层。2 2、直接应用工业电源，不需要变颇装置，设备简单，、直接应用工业电源，不需要变颇装置，设备简单，投资少，电热转换效率高。输出功率可达几千千瓦，投资少，电热转换效率高。输出功率可达几千千瓦，只受电源变压器容量的限制。只受电源变压器容量的限制。3 3、加热速度较低、加热速度较低( (每秒几度每秒几度) )，不易过热，加热过程，不易过热，加热过程易控制。易控制。4 4、功率因素很低（、功率因素很低（cos=0.2-0.4cos=0.2-0.4），补偿至），补偿至1 1，补偿，补偿电容

15、数量多。电容数量多。5 5、工艺过程中，改变功率大小比较困难。、工艺过程中，改变功率大小比较困难。6 6、加热强度不及高中频，功率吸收因子、加热强度不及高中频，功率吸收因子 小。小。二、工频加热变压器特性二、工频加热变压器特性f工频感应器的特点：工频感应器的特点：p (1)(1)工频感应器多用于处理直径大零件，功率大，感工频感应器多用于处理直径大零件，功率大，感应器中流过的电流大，因频率低，电磁力强，故要求应器中流过的电流大，因频率低，电磁力强，故要求感应器结构坚固，工作可靠。感应器结构坚固，工作可靠。p(2) (2) 电流在紫铜中的穿透深度较深电流在紫铜中的穿透深度较深(10(10毫米毫米)

16、 )，为减少，为减少阻抗损耗，对单层线圈，采用异形铜管来制造。阻抗损耗，对单层线圈，采用异形铜管来制造。p(3) (3) 零件对磁能的吸收较弱，工频感应加热时漏磁严零件对磁能的吸收较弱，工频感应加热时漏磁严重。必须安置采用变压器硅钢片制造的导磁体。重。必须安置采用变压器硅钢片制造的导磁体。感应器设计感应器设计（一）结构和分类（一）结构和分类1 1、结构、结构2 2、分类、分类 频率：工频、中频、高频频率：工频、中频、高频 加热：同时、连续加热：同时、连续 形状：圆柱、内孔、平面形状：圆柱、内孔、平面（二）感应器设计的基本要求和考虑因素（二）感应器设计的基本要求和考虑因素1 1、要求、要求p被加

17、热零件表面的温度尽可能均匀；被加热零件表面的温度尽可能均匀；p感应器损耗尽可能小，电效率尽可能高；感应器损耗尽可能小，电效率尽可能高；p冷却良好；冷却良好；p制造简单，有足够的机械强度，操作使用方便制造简单，有足够的机械强度，操作使用方便2 2、考虑因素、考虑因素（1 1）间隙）间隙决定间隙的是：决定间隙的是：效率和精度效率和精度一般一般1.5-5mm1.5-5mm2 2、感应器的效率、感应器的效率热效率：加热时间越长，热效率越低。用大的比功热效率：加热时间越长，热效率越低。用大的比功率、短的加热时间，可以减少热损失。率、短的加热时间，可以减少热损失。电效率：电效率：（二）高频电流特性（二）高

18、频电流特性1 1、邻近效应、邻近效应2 2、环状效应、环状效应频率愈高、半径愈小，愈明显频率愈高、半径愈小，愈明显（3 3）尖角效应）尖角效应（4 4）屏蔽原理）屏蔽原理铜环厚度：铜环厚度：高频高频 1mm1mm中频中频 3-8mm3-8mm钢环：钢环：开槽开槽 宽宽1.5mm1.5mm，深深12mm12mm 15 15等分等分（三）感应器形状与主要尺寸（三）感应器形状与主要尺寸1 1、形状、形状由硬化部位的形状、尺寸、选择的加热方式决定。由硬化部位的形状、尺寸、选择的加热方式决定。2 2、主要尺寸、主要尺寸 （1 1）铜料厚度）铜料厚度根据工件直径、间隙确定根据工件直径、间隙确定p当外圆表面淬火时：当外圆表面淬火时：当内孔淬火时：当内孔淬火时：3 3、感应器匝数、感应器匝数p考虑制造方便，一般工厂大多数采用单匝感应考虑制造方便，一般工厂大多数采用单匝感应器。器。p直径不大的感应器制成双匝或多匝的，可提高直径不大的感应器制成双匝或多匝的，可提高感应器的效率，即改善汇流条与感应导体之间感应器的效率，即改善