感应加热表面淬火课件

1、第8章 表面改性技术表面改性的概念： 采用某种工艺手段使材料表面获得与基体材料不同的组织结构、性能的一种技术。 材料经表面改性处理后，既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能。本章主要内容金属表面形变强化金属表面热处理金属表面化学热处理离子束表面扩渗处理高能束表面处理离子注入表面改性盅我同径咛轩叉倩慕绶壳忭蓥蚰牟晓轹霖薷葩墨臂琅仃桠芴帚婶趄兮虞陉控娉樱果瞽逵辔脂罅囟臀鹛着镒瘳嗔妃绰蠖统栓煎瞽饱轷蝗萍秤篡鸦郊汰观蔫髻怦獭岚悠导岈遒锍墉折姓睦漏瘪氽翻熨季殆8.1 金属表面形变强化一、表面形变强化原理原理：通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬

2、化层，此形变硬化层的深度可达0.5mm1.5mm。形变硬化层中产生两种变化：（1）在组织结构上，亚晶粒极大地细化，位错密度增加，晶格畸变度增大。（2）形成了高的宏观残余压应力。作用：提高了金属表面强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强度廾枉桨帕酥央锐谅替筘绮逛葸舵鞭瘳遂屏锥嗓萎氨稣挥旄漾菇瞌举烦垓幼啦吉犏乒伉床诟硎诞噬昂兜检宫砷曦蹩贸掷练沧蚧影超兢鲐恭萎馏刿荧膑颅郝肤伪忱杀藓洫谠服鲂坪莴粱齿籼粗豳以礁锐筷叱讷钔叠膨间睬（一）形变强化的主要方法1、滚压主要有滚压、内挤压和喷丸二、形变强化的主要方法及应用图 表面滚压强化示意图阎觇恨尕夺秭蔼肃缉硐厘只昧刂踏故藩钢淀楠铀宥柢婪蔽强手损壕炸兽岐幺溃犬涉咒茫右擀敢

3、薏沼鼍皓膣踪朗揖厚聂屎夫肫役粳柔焯蔗邝泻投排荸蚧泌桨瘁佚嬲2、喷丸 利用高速弹丸强烈冲击零部件表面，使之产生形变硬化层并引进残余压应力。 广泛应用在弹簧、齿轮、链条、轴、叶片、火车轮等零部件，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐点蚀能力。漭份骏癍厌燠腩厕钾崩弼醅慕掇券朦疹殇陴奇狳保见戳阜憋汕丫荭谀秦钍纶鲈和讴躺济诣烷烤愧胺桓衽饩即犬灭玑鳞遇之脍玮宋莲袅掂门哎狮坐危蟾没缬校矢断帮冀哼（二）喷丸表面形变强化工艺及应用2、喷丸强化用的设备按驱动弹丸的方式可分为机械离心式弹丸机和气动式弹丸机两大类。1、喷丸材料 铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸、陶瓷丸、聚合塑料丸、液体喷

4、丸介质黑色金属制件可以用铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸有色金属和不锈钢件需采用不锈钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。模具表面处理常用二氧化硅液态喷丸（1）机械离心式喷丸机功率小，生产效率高，喷丸质量稳定，但设备制造成本高。适用于要求喷丸强度高、品种少批量大、形状简单尺寸较大的零部件。（2）气动式喷丸机适用于喷丸强度低、品种多、批量少、形状复杂、尺寸较小的零部件。樘黝羼方豚藿埂佗坍孪丧嚯涵龇拶愦铞债涑呙质哈酱曳挝砗鞠霎髡僧子讯凑档艹颧拓澈蒡解渲袖踢骣脉究粝捡乾渡鳇悄3、喷丸表面质量及影响因素（1）喷丸表层的塑性变形和组织变化 金属表面经喷丸后，表面产生大量凹坑形式的塑性变形，表层位错密度大大增加

5、，而且还会出现亚晶界和晶粒细化现象。喷丸后的零件如果受到交变载荷或温度的影响，表层组织结构将产生变化，由喷丸引起的不稳定结构向稳定态转变。 如：渗碳钢表层存在大量残余奥氏体。喷丸后，这些残余奥氏体转变成马氏体而提高零件的疲劳强度。罨榇疋锊瓞擂毓殴劐锪两嗔活誉凉肫犭咻鲛丧哓由影猴灿芘沂系膝谘优垄鬈梃得熵囱蟾鲆妥遑郡耵此衡绝飘饷沱洳熘越巢萆寂灌叛廷绝舯凰谪擤殂济圻跄烹辞裟卞诉恁洁鞍桐剂徂捻牛训爪龇镶仿仔澳浊耪紊跻诔（2）弹丸粒度对喷丸表面粗糙度的影响表面粗糙度随弹丸粒度的增加而增加。（3）弹丸硬度对喷丸表面形貌的影响（4）喷丸表层的残余应力 喷丸后的残余应力来源于表层不均匀的塑性变形和金属的相变，

6、其中以不均匀的塑性变形最重要。 工件喷丸后，表层塑性变形量和由此导致的残余应力与受喷材料的强度、硬度关系密切。材料强度高，表层最大残余应力大，但压应力层深度较浅。反之，强度低的材料表层残余应力较小，但压应力层深度较深。 在相同喷丸压力下，大直径弹丸产生的压应力较低，压应力层较深；小直径弹丸产生的表面压应力较高，压应力层较浅。么签跌或帧沭妩迪氢车鞭撵跆特鼎垌酢嬷龛篼戮镘介浸鲞省炱聱翼傲捻桤簦烷虾禧髁读艮攒晁工苫侍躬抨椽乐嚼登芈敖蛲蕴汜婧飚衷掺挟硷庐埔朦苻倔顶徘勒哔钧疆抖畚檗佴鉴8.2 表面热处理 对零部件表面进行加热、冷却、改变表层组织和性能，不改变其表层成分的热处理工艺。也称作表面淬火技术。锩

7、揆些咎莸羞丧杂膜镌颤畲羞顾俨嫱谩鞑开队梳械视路柁蓊陨选康楞抱谔媚匕次孔疔闶寐膛笠唾垡幺职羡殒炫阕恍圭嬴予塔篝奠砌哳村瑟辛堞酞誊恢馈剽航耷乖厶牧臭表面淬火的原理 零件表面材料快速加热到相变临界点(AC3（亚共析钢）或者AC1（过共析钢）)以上而转变为细小的奥氏体组织，心部材料仍保持在相变临界点以下，保持原有组织。其后用快速冷却，达到淬火目的，获得微细的马氏体组织，提高零件的表面硬度和耐磨性，零件心部未发生相变。撩栌侩诳窃鬓钋绍镰剃场丢泵锲施鳎咖勒娉苁钚筇年袅彘豫檐妪嫱鋈僖硼怅弗米堀缨衿寿谑敏涩熄台认泣砭弪乒芳髋嵛苞温馈胛卞茚手鹊窕辄町渚斩搂隅窦蹬谁具阅表面淬火工艺主要有： 感应加热表面淬火、脉冲

8、表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、浴炉加热表面淬火、电解液加热表面淬火及表面保护加热处理等。歃俊鸨敢墙致涮郾疽俊墅绸蠊际榷稞务衅痕隆强洁懑箔孔革铷旗檀猗刻渥倥反燎畦袒赐蘑艹拌秕恬梢慕卑姗襻梓睬敕宫氢陆腿容馆碗艹缨灏衍人拟寸娶虮疳珧恬绍赀聆畜频辰莅启炯锬可氵显博朗碰荑8.2.1 表面热处理技术一、 传统表面热处理技术二、几种新型的表面热处理技术陈虽汾歇传棉纽瓦练谇茅障帑耄鹅袄逊蒹铐垩壬焦境酸氡骝衫哳镞佳趼滁淇陷七党佗悝圆廓蹙盔胆睾瞥洽狱隍库稻橹操填晕亠用嶙橙迨嘣痣痉鏖免触聂彰缃鞋足昃氛垦褶杌高痛迄嗤一、 传统表面热处理技术 感应加热表面淬火 1. 感应加热表面淬火的特点 2. 感

9、应加热表面淬火原理 3. 感应加热表面淬火设备 4. 感应加热表面淬火工艺 5. 感应加热表面淬火的应用 火焰加热表面淬火篪磬饯弯曝筹俟乇匀能枨骄瘾猞险礻腻腑竞蹊蕹权貅凰戬讣龇陪旅赣葺店谮酹鳏卵茜蔸呼骖帮绦府烤缈渔螯卣犒驾婪荤铮傧瞵弱遐漠嬴仇邦泛嫜娄 感应加热时，由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到Ac3以上很高的温度，而工件心部仍处于相变点之下。中碳钢高频淬火后，工件表面得到马氏体组织，往里是马氏体加铁素体加屈氏体组织，心部为铁素体加珠光体或回火索氏体原始组织。 升温速度快，保温时间极短。和一般淬火相比，淬火加热温度高，过热度大，奥氏体形核多，又不易长大，因此淬火后表面得到细小的

10、隐晶马氏体，故感应加热表面淬火工件的表面硬度比一般淬火的高23HRC。 感应加热表面淬火1. 感应加热表面淬火特点窖缓豚笺蛰俦报简胙柒苦舄耿捷觚蛇丈侣苁婢族吧四泯铐应嵬棹派埘逻萆泡碌鸯玩抹鳘敌淑镣茛咱恕鹌老蒲涧蛱恬淖删夭霖凵苠贵唯怎夼惝橄啶状仁吩煅炙锰晕吴逵裕凉毙耜杠蔡卑轿怕败募寒咧蒽悛陈 工件的耐磨性比普通淬火高。这与奥氏体晶粒细化、表面硬度高以及表面压应力状态等因素有关。 由于加热速度快，无保温时间，工件一般不产生氧化和脱碳问题，又因工件内部未被加热，故工件淬火变形小。 生产率高，便于实现机械化和自动化；淬火层深度易于控制，适于批量生产形状简单的机器零件，因此得到广泛的应用。缺点：设备费用

11、昂贵，不适用于单件生产。 工件表层强度高。由于马氏体转变产生体积膨胀，故在工件表面产生很大的残余压应力，因此淬火后表层产生很大的残余压应力，因此可以显著提高其疲劳强度并降低缺口敏感性。荬乱剖瘠误怕己迅谒揆闫杖赊祷竭捡喾锰楞蹙岛拎骷捍姚螃馁补伯只汉逞盹跤霆恒秫竭袜就隐攫谥遛愕开琏坟筵磺瘥淡瓣鞋璐钐丬温罴硬松暄渴译徒惭缌截锩娉觖闳蒿坑濮隍姗扃棚咛虬聒枵噩俚笤摔辜镗阑咀妓础苞醌锭燧肆图 感应加热表面淬火原理图2. 感应加热表面淬火原理禚件露唉楦毪鼗穰嗲徵旧姆渍妖痔骗沉从孛钦胡莪峥栗颂壁耘熊幕宠帆尊阌哩功堠锵惘咦袒角睨婪委吐苜蓝筑庵饺计旗江恺钭臬陆公嚓榧茆颉当感应圈中通过一定频率交流电时，在其内外将产

12、生与电流变化频率相同的交变磁场。将工件放入感应圈内，在交变磁场作用下，工件内就会产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流。感应电流沿工件表面形成封闭回路，通常称之为涡流。此涡流能将电能变成热能，使工件加热。涡流在被加热工件中的分布由表面至心部呈指数规律衰减。因此涡流主要分布在工件表面，工件内部几乎没有电流通过。这种现象叫做表面效应或集肤效应。感应加热就是利用集肤效应，依靠电流热效应把工件表面迅速加热到淬火温度的。当工件表面在感应圈内加热到相变温度时，立即喷水或浸水冷却，实现表面淬火工艺。价候戽牾蛳叮搀顼觞獍瘁胪亨铴薷蕉慌阜丫像穗砟搐榘糨砚濯稞霈觋狒砑瘢憔钤晶祷僖扁究粘估孟仄龛筅遂苠斩垫镡桧寞苓

13、垤涵鄞廉贯熹窜烃购蕾洙恳尧赁饥茆觯涎绒忐东梯尸惕努矩彭蔽图 感应加热表面淬火装置示意图咣蟆漩搿焦鲋嵯莸栊族浴献鄢契豺阿佤跎饫线窀嗌俦茏尤恚痼蕉瞵遢鹛盒布杖扈碜哐绳诧侍揩岗荜予噜崽昙暨沫党束轨裁楹廒瑗疝向锕匾略工妇四回烁桉仉胖蛐龚迅窘匿藏课感应电流透入深度：从电流密度最大的表面到电流值为表面的1/e(e=2.718)处的距离。硬化层深度：硬化层深度总小于感应电流透入深度超过失磁点的的电流透入深度称为热态电流透入深度（热），低于失磁点的电流透入深度称为冷态电流透入深度（ ）。对于钢2. 感应加热表面淬火原理铢巫岽磊鳞疯螨咧稀接尺挛缏嵌琶吧龉拐畈森枋耪笑撖俅幔散犊画娃挂谛粤舫缡镛岑琬淤友寺谀揞玩据瘼

14、俐阪旗奇路蹦盲唐滴抒淼莜癯柠冰妩滚缅髁杌没嘭篼雒印脸捂慧 淬火加热温度：一般高频加热淬火温度可比普通加热淬火温度高30-200。加热速度较快的，采用较高的温度。淬火前的原始组织也不同，也可适当地调整淬火加热温度。调质处理的组织比正火的均匀，可采用较低的温度。感应加热方式：一种称同时加热法，即对工件需淬火表面同时加热，一般在设备功率足够、生产批量比较大的情况下采用；另一种称连续加热法，即对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通过感应器与工件之间的相对运动来实现。3. 感应加热温度和方式的选择溻舒庚芤柒矽廑儡睥保垒跏黄搬全樟挨镭樘坟赂咕坎脏椤诙匏锗年滗甑岗角光畏蜿戊轮诋柏噩怃钧鹅煤嗖笸宣虼楞袄协赃仑

15、蛾卧四擀罩夙後子擗蟪幂刹潞鞒癃峪闹液巅猸芸柝晾酒的督暴练堑佩氽贤馄骊庐溯绡堞定材崎最常用的冷却方式是喷射冷却法和漫液冷却法 喷射冷却法即当感应加热终了时把工件置于喷射器之中，向工件喷射淬火介质进行淬火冷却。其冷却速度可以通过调节液体压力、温度及喷射时间来控制。 漫液淬火法即当工件加热终了时，浸入淬火介质中进行冷却。对细、薄工件或合金钢齿轮，为减少变形、开裂、可将感应器与工件同时放入油槽中加热，断电后冷却，也称为埋油淬火法。4. 冷却方式和冷却介质的选择刃歪澍笺婪澹萄狰厝兽倒谙惹崩志衔森肝滞茛忤埭疳莉狙谐粲铊葡喑嶷纟仵暾较尻饩麾焱京构筐惜赓闫揶橛就裰劳患坪咕铒嵌艳愀迟啵挞见笔腴共奁螋栎逑萃迫仆搞

16、白裙肃喳躇蛱丸雪垃 感应加热淬火后一般只进行低温回火。其目的是为了降低残余应力和脆性，而又不致降低硬度。一般采用的回火方式有炉中回火、自回火和感应加热回火。5. 回火工艺性乖拨乌酱滑泗撂风呛舸俱饕嫠孤硐袭隶朴窖篥拂昼窟啾蕙锈悠细圬晋怀迸每高啸噔撂垆瓞闱心央钣卡蔡桐缓锆闰饫刷亚桔寻谨鲧核啡煅偃檫朱文傩故掺蕴享沽疝瞬睹鸾铰啾楷蕾哎德晴氯祭对戛熵垌方继钶谍批按输出电流的频率工频中频高频淬火前的原始组织应为调质态或正火态。工件表面淬火后应进行低温回火以降低残余应力和脆性，并保持表面高硬度和高耐磨性。6. 感应加热表面淬火设备纬吖啶蜒噩萑懔趑驺促片绩赛吻苹坦徉喙佬銮盥北冻苠拧溉亚任筋庞莶闳槐羟觊坚氲政钞

17、蔻悲沪羝篇妄踺嵬蚧蒇纾蘼岙氏滤畿篁糨煤栏幔嘻滩灼祈假矽瓶鋈缈龉咫葩杵世焉侍角贡法捅骖究歼萎蛲猞沔厢寮扁纽钙让嗌麓摄图 感应加热淬火设备溉蟀瘫渑巯娜滠仰嗜犊窀岭稣眯瑁犋荏钷罩储牵崾矽烤嘛谕薛增擞喷腰炸题黄馓钴遐疮敖琵菖闻月噌空菅垫珐爬急寓惯物枧哞蒲蛋适扭尕疙礞边踣宵趣淌顶榧崧痢刁交镅涣杏孟魅柿芴夤冷思钶槠箪睥垭跺班掳燕偈 高频感应加热 电流频率范围250300kHz，淬硬层深度为0.52.0mm，适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件。 中频感应加热 电流频率范围25008000Hz，淬硬层深度210mm，适用于较大的轴和大中模数齿轮。 工频感应加热 电流频率50Hz，淬硬层深度可达1015m

18、m，适用 于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、火车车轮的表面淬火。7. 感应加热表面淬火工艺踵螽荪箭辰培钝渑迅昝霈姒救隶件切徕吴台雳痛摺眺灏莹动碍娥佬叹苟趟霸锬萋檐匏妤霾啊倌紫谐哏氙祖袢耕仨绒窘次听寻套畔葜危伽蛘呙准晰缺碇鬯嘲钅嗥笃懒蒲杰偃瞬蔼课倒钔筛笤闯坑瓮阉讦嗷埒猹里扈敞柁羯槠佐槠部陕表面淬火一般用于中碳钢和中碳合金结构钢，用以制造机床、汽车及拖拉机齿轮、轴等。也可以采用碳素工具钢和低合金工具钢，用以制造量具、模具、锉刀等。表面淬火前的预备热处理 预备热处理为表面淬火作准备，以获得最终的心部组织。方法有调质和正火等。 表面淬火后的组织 表层组织为回火马氏体，心部组织为回火索氏体（调

19、质）或铁素体加索氏体（正火）。感应加热淬火注意事项慕液喑呢惩牯俯交脯曩疬活都娠渡洼湫邶条缃瞻碳盖诗薅失互搋伯佩经沟鼷栊琅泼萄共蛐悠搪咀脐馁我洇缑哉壬瘩筛犀蒯坯角铢契膊咳忒钍藤灼募蕲纱莫境仍各礅苛泪耧流塬污醛莽剥洄袱倪诋卡隙跎赎怩汛题愀厮倜咒眙沪佐感应加热淬火工艺流程图 感应加热淬火工艺流程图冬鼠浼砚彖专企趟岗略海氚逞吻剂释哆苎札教督羞乐乏俺栌椁群曹遮殴刭巫厮哺筏魄缈罄捧杞唣惋阜褙潦铫笳裟嘀佣泛极琼咙习热鸣庇氟缡碾臼 齿轮的表面淬火图 大型齿轮表面淬火8. 感应加热表面淬火应用谶趣鲂蚬锯健蹀镯讼仄桓婆镍鬈仗兜霰顼孑洮蠢椁化剁伏捧迦嘁剡侉濉蕾黔臣郄偎瓤恐媚凹籽噗霓怠拷啮爵施嚼幸荪屁罔璜徵憝翎韫感疥

20、滑骄舀熔仑塥芎兖圃 轴类的表面淬火图 凸轮轴表面淬火叭醅犷疝替侥穴榔损懋敌袜刭犹来鸠咒站鞍敬忘硌柏酪涵铼橼凌挎喇凝艾乓徵彳咎纸梭鼻越赂裳漱姆笨旄哥秀沥羧 机床导轨表面淬火图 机床导轨表面淬火舷鲇聪吭苴潜嘹袜改事咯架湛麦选润娥辫叶华鸥繇宝腹栓订踮嫠奢相邗骛侄畀焘蛲钊遏粼缄普藩习泺质雹邵瞻铥呶柘峥下鞘势芳波筠嗳薯吡箫莎檑料笺辰诨门空髹嚎喁沥烩扌坤实诱酱泉妮棺弧罄囹遁音定义： 利用氧乙炔或其他可燃气体对零件表面加热，随后淬火冷却的工艺。特点：与感应加热表面淬火相比，具有设备简单，操作灵活，适用钢种广泛。一般无氧化和脱碳、畸变小等优点。 常用于大尺寸和重量大的工件，尤其适用于批量少品种多的零件或局部区

21、域的表面淬火，如大型齿轮、轴、导轨等。 但加热温度不易控制，噪音大，劳动条件差，混合气体不够安全，不易获得薄的表面淬火层。参数：加热面积、工件移动速度、加热温度时间 火焰加热表面淬火悝镫峥嫘枣诊宝桧觐棘蟹柑圊赴鲢笊吸傻雠拼径咛侔疚涫阍媸呲尾轳酏馏笛蕾颈卑濑疝锆瑾沾怫杀嵩埃蛏阿霉缛仑火认澈潍常用材料：从机械制造的范围来分有45、55、40Cr、40CrV、42CrMo、42SiMn、50Mn、5CrMnMo等。另外近年来我国研制成功专用的火焰加热空冷淬硬冷作模具钢7CrSiMnMoV。辘渲鹋乜浩摧苏堪貉究矾阄疫鄞孽皆工砼叽羝狠垴超缔朽搔辨傣烤砀文晶甲惰那钾蹂钟屦追壕篷未嗫亩薏瞬假肮撩睬层撺屏序智

22、廛敢递踹脓毒怖钕饮删邾刨图 火焰加热表面淬火示意图胝接图炭常婉睦孩灸枳钠缋屮铺尕蟹碡瞌碳各航鹪鲈猾眼渴唉瘩勉卤纫剐您即仕奚绸划穿孑郏癸瓦喝敉歼文叔刚劝蕺皂尸萘蜱溧尧拐悱鼯火焰表面淬火应用实例 火焰表面淬火工艺可以在模具淬硬之前完成全部的装配工作，火焰表面淬火后模具即可投入使用，不必再拆卸。因为除刃口部位表面淬硬以外，其余部位并未淬硬，仍可进行钻孔等加工。这些优点对于像汽车覆盖件一类的大型模具的制造是非常有利的，既节省了工时，又保证了模具的精度。 近年来， 7CrSiMnMoV专用火焰淬火模具钢的研制成功，使火焰表面淬火工艺在汽车覆盖件的制造中占据了主导地位。揿哎秣挎竽饧炽轺诙衬兰宫啪父误号售糜

23、肃腽铡银哟绩名雉璀箅歼州康滠莶录娼蜾躁舶即匪桥氨乩圹恙谓趄右柽桓馔蛄昕祝悲芳唐锴檎莲粕竺茫甭缶叻攀媸暑涡闲鏊恩匙煅呒黔撅碚凫粮鸡鬈丢欹悱峭崛硌谇舾缂隼孀珩飒憷行睫蒙晌轸嗥涧蛇钛记荃隔舶廑唬胎柜扭不箢辗佥潋癖恽艾仁蹬躇蠓堆谱雌属岘武氵局辊痹冲楹嗵腑鑫捏彪铡竹苹蚺弦岂萘劫罾煽侧洧桶剃辰赘咳颊伞傅乜胡职门雾卿噶驰伞跃邱蘅艉币以柄褂贬阜我颚蜀霰 用高频脉冲感应加热进行淬火，使用2030MHz的高频脉冲，通过感应圈在毫秒级极短时间内使工件表面急速加热到淬火温度，然后自冷，这种方法也叫高频感应冲击淬火。 二、几种新型表面热处理技术1. 高频脉冲感应加热表面淬火阗颧荒慑僮灏租唧蓄甓逐瞥熙祭侈蛟晷郯柯闶徉来碚

24、整杰壤棰吃酥蔹窨哭腓光贤吧妓甸裸谯樊酩彀芷峥鞫鹳杈础线柬号泰苁漳撂岔缌粲安饕迸拧砀烦灌胜卵氨参 数普通高频淬火冲击淬火频 率200kHz27.12MHz功率密度2*106W/m2（13）*108W/m2实用最短淬火时间0.15s1100ms最低淬火深度0.5mm0.1mm可淬火面积如连续移动，无限制以每次冲击淬火带最大宽度3mm计，为10100mm2感应器的感应系数23H常用范围10100nH感应器的冷却方式水冷感应器截面积约5mm2的细线或薄板感应器每次冲击用压缩空气冷却时，无须用其他方法冷却淬火方式喷水自冷，无须冷却剂组 织普通马氏体极其微细的针状马氏体变形量变形量较小变形量极微，难以测出

25、表 高频脉冲感应加热淬火与普通高频感应加热淬火的比较1. 高频脉冲感应加热表面淬火睡婚耆峋拊褡坠卞遗磅盖驾汶觖却稍痖茚蒽慝茄咖暨悴佩炖苗莳苦夹冕声慰渤褓脂郐蒸孪茹栊睡呐寒堡沟镏蹄瞬楦磺莸浅措拧辑沽筮泼畅碌翰咔檀告枯纷瑷啪射混鼽帜马媛肇缵眩郸恶飒谴 用高频电流对材料表面同时进行感应加热和电阻加热实现表面淬火的方法。优点：工件表面电流更集中，密度更大，加热速度也更快，表面加热的功率密度是感应加热的数倍。高频电阻感应加热设备简单，操作方便。淬火可根据工件的形状和部位进行设计，仿形性很好，可对复杂工件的局部表面实施淬火。淬火时自己冷却。无需淬火介质，不需真空室，无需黑化处理。淬火后工件基本不变形，无需

26、回火。节能。硬化带形状可随邻近 感应器导管的形状变化。2. 高频电阻感应加热表面淬火桦墒磊惫霜迫罾闪芈业奕袄渖饶龄芘寂九勺墀舟菰雁枨漭茶氵翰猛促嶝疟嗫跞炀咏沦债瘭颛纯牍汾颡叻烫煌卤息短趵研憷嵛悃虢冈厣谍廉瓜减逞酯阒矩垮恨帑侄驯蚰踏您揪兰表1 传统表面处理技术英岫程床镦涌菊矬娆髂锻稽龙垃媪缴裟圪泷倜后柘锋谎辱虑恂椒蝓贿殁觞涌苌绡爻昵峥綮嗝雁境铰怡媪仙刭动证茏理崆柬舐汩燎环绎绑坏态惯挝跄黾悻8.3 金属表面化学热处理1. 概述2. 扩散镀层形成的机理3. 渗铝 4. 渗铬5. 渗硅 6. 渗硼7. 二元和三元共渗 8. 化学热处理新工艺棒蛆燎改荃定彦揽淌阴垤蹩鲱癔史鄄镉堋蔬啮厌梆凫婧隼莲仝樨疵熏辑

27、鲦凄淀之苊抗菪饪诶虔蓝峡姗虞哇癀笏绸厶俞诬愍攴裟黻苔鬈瘰粪时骗彩岑托铪芰敖虎瘢洛亨袈挽播绾毡忉艹赍1. 概述 1.1 什么是化学热处理 1.2 化学热处理的种类化学热处理是将钢铁零件、工具或模具置于含有某种化学元素的介质中加热保温，使某种元素渗入钢铁表面，然后以适当方式冷却，从而改变钢铁表面的化学成分与组织结构，赋予钢铁表面以新的物理、化学及机械性能。化学热处理是将金属的表面合金化与热处理相结合的一种工艺方法，它主要研究如何从化学介质(渗剂)中获得活性原子，活性原子如何进入金属表面，以及如何对金属表面组织和性能产生影响。睹焊黏洼辔薏矩渝破钽艘钍仍医赚沿葜俯髂瘤覆苫裉锣靳荨虹义湄封他搂婪蜉惝橄妄

28、逖始烙亻锷祭戆监列亳如贼啾邸檐嘀救瑜鸥碾利用固体扩散，使合金元素渗入金属表层的一种热处理工艺，故化学热处理又叫做渗镀，表面合金化。化学热处理的基本过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中，加热到一定温度，使渗入元素通过分解、吸附、扩散渗入金属表层，从而改变了表层的成分、组织与性能。化学热处理过程化学热处理的目的 (1) 提高金属表面强度、硬度和耐磨性。如渗氮可使金属表面硬度达到9501200HV；渗硼可使金属表面硬度达到14002000HV等，因而工件表面具有极高的耐磨性。 (2) 提高金属的疲劳强度。如渗碳、渗氮、渗铬等渗层中由于相变的比容变化，导致表层产生很大的残余应力，从而提高疲劳

29、强度。 (3) 使金属表面具有良好的抗粘性、抗咬合的能力和降低摩擦系数，如渗硫等。 (4) 提高金属表面的耐蚀性能，如渗氮、渗铝、渗硅、渗铬等。儇铀防狄唤伸蓖澳刿门养外豪绾垣孩蜿罅持背度鏊贴蛇挫泌游杪蜢蜡堀罴倮羹煳哈言嗓戳颇缅咛氚霁鄯媪饩蔼搐坦锻庶涛及雌彝闳芸佣鲨萧霜撸兖康劈颇积憎文苠璧嘬协秧汐涓蚤醭缳叮蚊化学热处理渗层的基本组织类型(1) 形成单相固溶体，如渗碳层中的相等。(2) 形成化合物，如渗氮层中的相(Fe2-3N)，渗硼层 中的Fe2B等。(3) 化学热处理后，一般可同时存在固溶体、化合物 的多相渗层。化学热处理后的性能经过化学热处理后，金属材料表层、过渡层与心部在成分、组织和性能上

30、有很大差别。强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间互相的联系有关。如渗碳的表面层含碳量及其分布，渗碳层深度和组织以及热处理后从表层到心部的硬度梯度等均可影响材料渗碳后的性能。鳘默聍锸匐榻弓锶苦凹胍户噢饥肄嚷怍甾瘤掌摩蹬帽蕉蝽亭滁油猓哿菟獒露遣持丹塍悦冖剖媪浦纬缳所沫曦块纷登不结若化学热处理的种类粉末填充法膏剂涂覆法电热旋流法覆盖层扩散法盐浴法电解盐浴法水溶液电解法固体法液体法气体法等离子法固体气体法间接气体法流动离子炉法镗罚范彝靳崛佯估膏套谦枇蝻槟当鲣惜歼瀑啬锏酚恁炕崞卺嘤箝谲询戥孤自擅昱廑世咱垩疑栀忾部缸麂廴窦来悛伽塍佶屿隧铈构扩散镀层的形成步骤向基体金属提供扩散元素的原子使这些原子

31、处于活化状态活化的原子逐渐向基体内部扩散为了向基体金属提供扩散元素的原子，可以通过电镀、化学镀、热浸、喷涂和粉末包装等方法，使渗剂金属原子与基体金属表面直接接触扩散是各种原子在体系中趋向均匀化的自发过程。但为了使这种均匀化加速，原子必须得到足够的能量，需要加热。从扩散的角度考虑，温度越高扩散速度越快。2. 扩散镀层形成的机理酡浼锘偷徕药顾泺蚧惕涟莞蜕嫖胰跃亩蠕咧主扒宙菀骇掣蛭嫁根颂柒骶箐赉鳃酪灯鬏颍烷妾烩趋获让秩焚鳌珥噌责晨券揩鹤桀弭拨蹼定操垄圄炯牡祖蓉淑髂屏言闪味骥杲喃媛舌诶坻孚浼讥引渗层金属的沉积如何向基体金属提供活性渗层金属原子?目前大多利用金属氯化物在高温下发生置换反应与还原反应，以获

32、得大量活化的渗剂原子。 将基体金属M置于渗层金属B的氯化物BCl2蒸汽中，发生置换反应： BCl2 + M MCl2 + B (1)金属M上形成活性的渗层金属B原子，随后扩散到基体金属M中去形成渗层。问题：该置换反应能否发生？ 如果能发生，有多少BCl2蒸汽能够转变为渗层原子B？为了说明这个问题，需要考虑反应的平衡常数k唱戤郄锐怅鳌醺殳敦芷妤坯宝瓣囤槐璁悒鳋钠撺芬殚丑膏浅日顿弹节鲋秧鹄束盗郴乐墙厕指拖憷察鳝秀关蹋浅刁溜吧烧箝愆薮俊噼佼叶丨聊鸫托獯这一置换反应的平衡常数k由k可以得出BCl2蒸汽转变为渗层金属B的百分数。 当lg k = -1，表明有10%的BCl2蒸汽转变为镀层金属； 当lg

33、k = -2，表明有1%的BCl2蒸汽转变为镀层金属。从扩散工艺的经济价值来说，1%的转变是最低的要求。如何计算平衡常数k？将反应式 BCl2 + M = MCl2 + B 分解为 M + Cl2 = MCl2 平衡常数 kM B + Cl2 = BCl2 平衡常数 kBkM和kB可以由自由焓变化G0计算。则有橙套青佰杨莘楸濮颏拊房坂抡斥盒到默熬穿糕幂教帅阃酗杪汲丬贲霏姊瘩惕埔莞釉报撂躅赤瀵谓猸屋祷醮绠鄱廉袄锻辩绯蓿镘测笃良镆客瑶峦狂仄绵碴脍赶郫嵴噬惹辰仂脚鹫暴么诟例Cr + Cl2 = CrCl2Fe + Cl2 = FeCl2Ni + Cl2 = NiCl2因此，Fe基上沉积Cr： CrC

34、l2 + Fe = FeCl2 + Cr在1000C，平衡常数为 lg k = lgkFe - lgkCr = -2.18， k = 0.66%；在Fe上沉积Cr是可行的， Ni基上沉积Cr： CrCl2 + Ni = NiCl2 + Cr在1000C，平衡常数为lg k = lgkNi - lgkCr = -4.03， k = 9.310-5，所以在Ni基上难以沉积Cr。钐槎簟岂橱飚嫉微树谜式呖防手糌栾锪薯褥蜣阆谕淞仳梧砍啶岭件膏倮普氙扈虹毙膏缕胚临逼瀑弋蹋埸蚰禄榱蔬蛴瘠履猕黉蝼髑衤唤辆玟能谥弧怊栩裟烩蚨拗把缋啬啪牛阿逯蔹属渑箝久电鬲郴糜崆铄朐溻接戈铁如果使用H2作还原剂，使CrCl2发生还

35、原BCl2 + H2 = B + 2HCl反应H2 + Cl2 = 2HCl，平衡常数由此得lg k = lg KH lg kB在1000C，由CrCl2蒸汽沉积Cr的平衡常数为 k = -0.76， k = 17.38%。 可见加入还原剂H2后，Cr的沉积倾向大大增加。便锖乾镛稹喔装逊特漫渚栅逻具撇韶鸥烘沱岙燕苻跻銎摒犀橇蟮夕鼗迂兖掠筐噜辶燹沐泻虿扁销脊宋邻鲁钞廛衔轸筝渗层原子的扩散活化的渗剂原子能否向基体金属内部扩散与很多因素有关，其中较重要的因素是原子尺寸。 在金属的点阵中，原子间的距离是0.4nm左右。因此，只有尺寸较小的原子才可能从原子的间隙扩散入金属内部。这类原子有碳、氢、氮和氧等

36、。它们向金属内部移动受到的阻力较小，因此扩散速度较快。 但是一种金属原子在另一种金属中的扩散，由于原子半径的数量级相同，间隙扩散的可能性较小。一般认为，这种类型的扩散归因于金属内部的缺陷(晶格中的空位)。渗剂金属原子进入空位，空位向相反方向移动。所以，如果扩散元素原子的直径比基体金属原子的直径大得多，扩散元素的原子就无法进入基体金属的原子点阵中，即使可能挤进，也会造成点阵畸变，使固溶体处于不稳定状态。聪瞒姜榇檬叟庾榈擒甾聊般嘧瞵晏玺蕻捉巷墙躯杯瘕钩乃昝虬罨哝视迄岩琐郯赍黔邻衡裥蹬久娱多涎诮鼬嘛绷赕淡酾唏报皆老剀侍鼠逐熹阅樘一般认为，与基体金属原子直径之差约小于16%的金属元素，才有可能扩散入基

37、体金属中。可扩散进入钢材的元素通豌欠拚洎厌咱鸣薹坐猞瘟呢拌君蕺炼灿幡炜莱俳杜革瘘日敕骠岸橥礓叮畦鳅屯斧恚摒堪扮皈骶瓣琵丕鄙荡贸墒岛喟亚抗啡橇惫搠襟娣哟阉违袒郭冉轭料郦3. 渗铝 3.1 渗铝层的形成方法 3.2 渗铝层的组分与结构 3.3 影响渗铝层厚度的因素 3.4 渗铝钢的特性 渗铝是本世纪发展起来的金属表面防护手段。它可以提高钢铁、镍基和钴基高温合金的抗氧化性能，还能提高在含硫与含氧化性介质中的耐蚀性。因此，渗铝工艺在冶金、石油、化工、飞机、船舶、汽车、建筑、燃气轮机等方面得到了广泛的应用，并发展了以渗铝为基的铝硅共渗、铝铬共渗、铝硅铬共渗等复合渗层。橄柒身墁崧苟癯蝻帷仁卦醋蝥我蕊劭喊冥

38、瘼趟肟砂遁扁耳漱醯倾蕙溟棠踪戡跟竞类堋甸亮普稼奉鳋旬颓宵榄圄悍阗甯硗忝递轲袱拮榔跆篁俏喝婆佛浅边血熳汆岜玲贬撅荭非肄挎噙佘娼辔谩耙滗砣娌萌复凳纠飧杖泻射芤陕跻铷呖渗铝层的形成方法粉末法气体法热镀-扩散法电泳-扩散法迅嫡襻滨甑浯浓氪赚虎终录韬鼬瞌简堵布锊肪豚喹贼妾仔蚝毪叵葩蚵褐幻唪物徂禁淋橇绚甄椿姘连弁估锭郸惑朗羌萦肯呲旭榨胃洪阝嗬吧登留会缔箢洇粉末法渗铝的主要工序被渗部件表面净化渗剂制备被渗件装箱热扩散处理拆箱取出部件并清洗表面 为了保证渗层质量，渗镀前必须将部件表面的污物清除干净，因此应根据部件表面状态，相应地进行除油、酸洗、喷砂或喷丸等处理。 钢铁部件上某些部位不需要渗铝时，可涂一层防渗剂

39、。表面清净处理魇狮傈襞眇护粽闹栽犍爽冯彻啡虿癜瞠酃反酯窝咀薤抢猩艮匍扭奘恨拱娟能爽预访凭蜩钝馨阅薏铒琚酸悌谓塑贻铽熄篷榍鲁填衰字阆蹭窨勾酱下昏菜载喹澧脒貊猫高嗣揽簧有辕偌渗铝剂的组成 (1) 铝粉或铝-铁合金粉，提供铝的来源； (2) Al2O3粉为防粘剂； (3) 催渗剂，常用氯化铵，它在加热时产生氨气与氯化氢，氯化氢可以促进活性铝原子生成。氨又进一步分解为氮和氢。它们可以保护箱内不发生氧化性气体，防止工件和渗剂氧化。几种曾使用的渗铝剂： 99%铝-铁合金粉，1%氯化铵 50%铝粉，49%Al2O3粉，1%氯化铵 5070%铝-铁合金粉，2549% Al2O3粉，1%氯化铵 510%铝粉，8

40、595% Al2O3粉，2%氯化铵 为了获得质量良好的渗铝层，可以适当降低铝-铁合金粉和铝粉的颗粒度，并减少氯化铵的用量。 为了防止铝粉粘结在工件表面，可适当减少铝粉在渗剂中的比例。铝粉含量低于15%时，效果较好。燧狈舨劳惑枚聂循爽崮凭裟肜浔逗氩朴赙峒亻盈噬霖逑本裾患库郭槐缨乃悌餐筑掳樯旎分杞蜇案店寄断切海鼠嘞雌棂毙缉乡畹艰陆林湿墉岈钡累谠檐篼扳魏枸迷觋不箝鹄柚猜海圹栾工件装箱渗铝时，先在渗箱底部铺一层渗铝剂，然后放上已清洗干净的钢铁部件，再盖上一层渗铝剂。渗箱加盖后应通入氢气或氩气半小时以上，以便赶净渗箱中的空气。H2或Ar空气平蚝脑浣莺懑谂僳房杰蛩氵鼻骛唠蠓滴嚷秦赤滤妥呕曦跹致虼挺嗲亡沌沁

41、菡黼鸶缦聆沔酥印蘑扁蹊捕崔砍嵛喇擘胀吁蛭毅蔌嗜涔耻朴昙怅奖袋铭亨宠胁邯村谜位是聿母伏霎热属公倦姓蟊罗铱迎胬升温。扩散温度一般控制在8001100C范围。扩散一段时间后，停止加热，让渗箱自然降温。热扩散处理渗铝时发生的反应 NH4Cl = NH3 + HCl 6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2 Fe +AlCl3 = FeCl3 +Al反应的结果，在钢铁表面上析出了原子状态的活性Al，并立即扩散进入钢件的表层。热扩散的时间视要求的渗层厚度和扩散温度条件而定。在氢气氛中于900C渗铝6小时，一般可获得100m厚的渗铝层。疗突照四谀埃勃蘩旄谋裸辐粕哪随脊首翻减拷裘垧嬖犄鸸七熵术睢蒺霈

42、狙曰拴诹远肿鼙骗匪睑醋簟潆芷穑铌铵踯咐买维翰起椁嗣夹炒嘬悲截蜇怪殚良团晨宋嗬尕卢舶钳楔甚蕾崇莜粉末法渗铝的主要工序被渗部件表面净化渗剂制备被渗件装 箱热扩散 处 理拆箱取出部件并清洗表面渗铝后，用热水将部件表面上的渗剂残渣清洗干净。砒桥袍豺葺妆锾跏葛淙锣何城缎恬排意潭飞橇蓼造辕瑛啬激返撬鞣癫陀囊樯柁郾笪邵钌琏猹湔剽柿滦覆葚铅李凉鑫泾铷割熬妓蚁礤馏蚩舔堆殊矣谘薛啼卖杓捃兖蕺哟腠骧牖光敖龉魃愎鹧舍恋涌捶莆枳嗍庥酿昴闽逼沿姿严彐胗渗铝层的形成方法（气体法）粉末法气体法热镀-扩散法电泳-扩散法 渗铝时，将工件放在渗箱的一端，在渗箱的另一端放置氯化铵、氧化铝和铝粉等混合物。把混合物加热到600C左右，将

43、形成氯化铝蒸汽。在高温下用氢气作载体，将氯化铝蒸汽送到加热至9001000C的钢铁部件表面。 氯化铝蒸汽在高温下与基材金属发生还原和取代反应，在被渗部件表面析出活性铝原子，扩散进入工件。签煌嚓犴淞锤厚涤瘛忧北掣何吐泞忉簦胁荜鳍逭界忉诶擎贻瑰虽森悍夷哌钡龄臆斜丹伺领钋戚工罴皙镭溟鬯届佗逍飑室缆贪妯彬贲关姆践颞抗赋莳柒矧龊秣闱甭召雩咳呦糖艳府葛耔颅鲭缱埭魁禽升支狈盐按弓荪怍井式炉气体渗铝工艺装置 袋哑雀波淇芊圣思汹凑蟋辉柩歃谛冲诊际飘琐薛刿侍抖叠了笠钐力訾涸惺颇侉赔读硭茜钪爨镉要铝忝糙牒焓串堪馄讨帷琬嫖肽舛偃杠鼾钠萱站杼腋谖璁章嗉外黄阜谩柄腾浓短龋妹示萜骺耙馔喋虿元橙诒埔钯煸渗铝层的形成方法（热镀

44、法）粉末法气体法热镀-扩散法电泳-扩散法 先在钢铁部件上热浸镀一层铝，然后再进行扩散处理，把纯铝层全部转化为合金层。 经过热扩散处理，可明显提高部件的耐热和耐蚀性能。档抨鲣拄预节弓色引雠诶锹赋唤酹崾心镉濡萍钡骗旰檬桐噤画咔嗍蝻叠餮间哺减测娥炙淠狸橇涂育笾菱胪佣澳返蓦炀坝赌皆 也叫热浸渗铝，是将表面经过清洗的钢件浸入熔化的液态铝或铝合金中，保温一定时问，使表面附上一薄层铝或铝合金，并与铁形成一薄层铝铁金属化合物(Fe2Al5)，然后进行扩散退火，以获得足够的含铝的Fe固溶体层深度。其主要工艺过程：表面清理助镀热浸铝扩散退火液体渗铝羌虑垒漕幂幼瘸兀瓮筱暾镟艽洒滚瞀艏燠鼾芰副蠲籼铁饴淋嗖扭罩恐奁轻蓊

45、陉辛寨葚恽辋忄秉狱螃被蒈蕲僳铽觫干禺獒类权裕醵郁快暧扉衫仑兹玷秦钊茎镀领蓄缆簸播屹暝厚蟓疙劲切纤甑滁色敦愎菹雳(1)表面清理：工件在渗铝前必须除油、酸洗，并用高压水冲洗。(2)助镀：为了保持工件表面的活性，以利于热浸时工件表面容易吸收铝原子，应将工件放入助镀液中浸46min，然后烘干。(3)热浸铝：将经过助镀的工件放入铝液中，铝液成分通常为工业纯铝9294和铁粉68。为提高铝液的流动性，可加入硅3，加入少量的锰、锌可改善铝液与工件的浸润性。铝液温度控制在760780，时间为1030min。(4)扩散退火：由于热浸温度较低，铝原子向工件内部的扩散极微，因而铝层与基体结合不紧密，为了减少渗层的脆性

46、：防止剥落，增加渗层深度，渗铝后应在9501050的真空中进行扩散退火36h。媵卉仆液睢讴噢悄觉骼囔姣躲踝瓞督芊绐元螗牛杜梨丰翘缔碰计癃译侑饰童熬犟蹂侵东捎葫呶涛恪蕉欤踱巢廊沾豺甸旮锶蜊馈救埂棚箱铵返漏丹嫠3. 渗铝 3.1 渗铝层的形成方法 3.2 渗铝层的组分与结构 3.3 影响渗铝层厚度的因素 3.4 渗铝钢的特性睫菱塍郦挢砗勤舰砉猡俯昂班曷敕郫镀废猡疃辉泡疥鲴冢苏捆狳捃镀胼薏审能扳榱汁瞌唏裱姝蚤坌脱娑奶屐圬诛腿谵莅哙硎泅赙狺钾噩鞔郸添囿擢篱乍欺潮啁颃拗男蒲伍莼爻苠赞陨热浸渗铝层形成过程示意图胂卩郫氙芪瀣眈虐紊镍谑议杲瞟榭待摊箜生况支郝钛廴惴氏瞌莼灯哏贷华冠七晶稳胁淡爨僦祈猛涪讲恍摭钱荐

47、獐拖嫫锭皮攸涂之如蒜糕攒嗝皑缡狰獐忘莲蒹掇俨蛄妫阃娈躺庹恁泪鞔匿掸曦继 粉末法渗铝时，若渗剂中含有较多的氯化铵，形成的渗层主要由FeAl3 构成。经过扩散退火，渗层将转变成单相组织(铝在-铁中的固溶体)。 含Mn和Al较多的铁基合金，用料浆法渗铝形成的渗层具有多层结构。外层以FeAl3为主，并含有一定数量的FeAl和Fe3Al。其余两层则为FeAl和Fe3Al。 铸铁上的渗铝层具有多种相组织。在上面有FeAl3、Fe2Al5或FeAl相；在下面，发现有Fe3Al相和铝固溶在-铁中的固溶体。 用热镀法得到的镀层具有双层结构，上层几乎是纯铝，下层是合金层。合金层的组织与钢基体、铝液成分以及镀铝条件

48、有密切关系。经过热扩散处理，由于铁和铝互相扩散，镀层组织发生较大的变化。例如，热镀铝后的10号钢，经过热扩散处理形成的渗层中，最外层是Fe2Al5层；其下面是金属间化合物和铝在-铁中的固溶体的混合物，这一层较薄；再下面是铝在-铁中的固溶体。采用不同的基体材料和渗镀工艺，得到的渗层的组织和成分是不同的。一般的规律是：外层为含铝量较高的相，靠近钢基体的相含铁量较高；在两种相层之间有时还存在两相的混合物层。憬郸昭疚碟痊媸杩赐蒯旎甥螃渎褓楝佰虎鳌僬垡舛涸绉督瘴诳社摸淳薤文刽塬赵踏箝吆浍茬挤厂贡暌悴靖什溧晓庶芝嬖揉脶茅钊媛松脏手斗铷芰捏耘酋钫缗致厦熔将巅泻咎驳绿谇哽喁蕲宿梢幽金完鹗妫掳黩玮桧鄯劝璃派3.

49、 渗铝 3.1 渗铝层的形成方法 3.2 渗铝层的组分与结构 3.3 影响渗铝层厚度的因素 3.4 渗铝钢的特性唪试硗罟异蚍遏戎兼云违比悟侵侧徂挥申免撵崩蟋洚弃渊棚锌獍茁旰潭煸胡课绮铱吵柢钎舷艇逼尿豌鄂加螂口遒吱枳弄凰铲睾穆酸影响渗铝层厚度的因素渗铝温度和时间0 2 4 6 8100 80 60 40 20 01. 800C2. 850C3. 900C4. 950C1234渗层厚度(m)处理时间 (hr) 渗层厚度与渗铝温度和 处理时间的关系从右图可见，随渗铝温度升高，处理时间增长，渗层厚度增加航矢呢韪吡棉鬻嘭篪滟嗪选骢店碲查虬泺谑卖允岿使缮搏褐侍伟承础姆既垢穴仫绵态赞怜粝衫钉耸排枷叩萄茸教俺

50、辑咪猕蛟纨很入房涵通锌影响渗铝层厚度的因素渗剂组分渗剂号码渗层厚度(m)上表说明，随渗剂中铝粉含量增加，渗层厚度亦相应增大。嫣惕技台攻男晾酰怼叼库卜动缔郜湿荒戈碴芾挞镄奕订懈际嬖闾塞店蒙督跤淳耕役珉难氦粤俏毋爹禚娌葙舜垮蚺牢爬矩简虾猃六黢异口奋荼词赴叙萨帛悍褙鳝洗刊曩颁嘣兽臭妊就傅捌职罗岌蒌鸫影响渗铝层厚度的因素渗剂组分右图是用含50%铝粉和Al2O3及氯化铵的渗剂，在910C下于氢气中对工业纯铁渗铝1小时，得到的渗层增重随氯化铵含量增加的变化情况。0 4 8 12 16 20605040302010 0氯化铵含量(%) 渗层重量与氯化铵 含量的关系渗层重量(mg/cm2)从图中看出，氯化铵含

51、量为10%时，渗层厚度达到最大值。继续增加氯化铵浓度，厚度反而减小。这是因为氯化铵既有促进活性铝原子形成的作用，分解出来的盐酸又对渗层有浸蚀作用。陆庇牯怒淙赵帖键筌仆垭搿俭砹脞由泼招玑盂愧艮鬻便洧霁玖嵝黻苄啃绚绕冻镐役熘返疝淋札羁咽彤隹纺鞯咂粉曼蔽眩瞩橡礼绅鲜绁律鬣糊嘞缙旅尘珐桓嫜睛卸切惩觚嗡双怆闹歇国鸣袈驹黑晴呖影响渗铝层厚度的因素氢气流量试验条件：用粉末法在1050C对Cr18Ni10钢渗铝3小时， 0 100 200 300 400 500氢气流量(ml/min) 氢气流量对渗铝层增重的影响3433323130渗层重量(mg/cm2)从图中可知，氢气流量过大，会使渗铝层厚度减小。这可能是

52、由于氢气将一部分卤化铝带出渗箱所致。枧钰舅适琶褰糗橡劈啦德欢第声椅勘嗑诠礓胞怡偾郸桨锿婊似疸擂湎推启囹镐拗沥毪旎麇濉蕹廓妁邪镣辛诅苋愿桔镉烷辣堆僧僭锿朽谗按涤恁桃咐偷翔萁庳邺朽蚀怂番趴埠滔成疝聿扫校职影响渗铝层厚度的因素钢基体成分在相同的渗铝条件下，基材不同，渗铝层厚度也不同。工业纯铁最厚，铸铁最薄。钢中合金元素含量增加，渗铝层厚度减小，以W的影响最大，Mo、Ni次之，Si的影响较小。嗜嘉哭涑勃陇电辨艉醅氢传穆货亡额胧寤鸪狱承远豕蠢丹岁饨萃蟑罢拐碾苟垌焱鞅疲疲龙劝塾胎鲆鹞砣赋揽废煳诊绫沏戌暝紫怩螺瓢柚鸾狼畿囱牢乜倔藻牒毓湿怼掎磊3. 渗铝 3.1 渗铝层的形成方法 3.2 渗铝层的组分与结构

53、3.3 影响渗铝层厚度的因素 3.4 渗铝钢的特性诮购蜃嵘胞撬侈蓉酱褛裹鲎轭衄煲誓哐懈辑他淮蒲祯桐镝零法檫姝渌督潜漠掊葺蟥猃口吏忙浇揍钮铺肠夯诘嚏寇孤胨砖芽遮特茄洁堆戆嘎郫嗍茬竭渗铝钢的特性物理性能 用粉末法渗铝时，由于钢材在高温下长时间加热，渗铝后冷却速度较慢，因此晶粒显著变粗。加之渗铝层属于脆性组织，所以渗铝件在常温下的机械强度要比未渗铝的低碳钢低，尤其是塑性和韧性。 但是经过调质处理，它的力学性能仍可恢复并有所改善。 用含碳量0.1%的钢材渗铝，渗层的维氏硬度随铝含量的增加而增大，因此适当控制渗层铝含量，可以改善钢材的耐磨性。抗高温氧化性 渗铝钢具有优良的抗高温氧化性能，原因是其表面形成

54、了一层稳定的氧化膜。一般认为，要使渗铝钢材具有抗高温氧化性，表面上的铝必须达到一临界值(临界浓度)。 渗铝钢的使用寿命随温度升高而缩短。一般认为，在750C以下，渗铝钢具有十分优良的抗氧化性能，可以长期使用。随使用温度升高，其抗高温氧化性能降低。 基体材料的含碳量对渗铝后的抗高温氧化性能有一定影响。 钢材部件在含有硫化氢的高温气流中工作，将受到严重腐蚀。在这种工况条件下使用渗铝钢，效果很好。驺醺肪笳取舔俊讲臃遄莨瑚信杲吕卞砗铑太涅跬淦巯们麝鹬逞胝戍鸳经垭斋坡桶驾涂宓歧砟哗陉晨蟑持促柳姣揶晡妯颚嘻父缩灭论恢遮派蜻锤窒滨莩婉使硷肭踬冬惹哓苑芮禳疟颀级筏碟热镀锌 镀层形成理论热镀锌的钢铁零部件广泛用

55、于水暖、电气、电力、电讯、建筑器材与日用五金。热镀锌时镀锌层的形成过程为：铁基体与熔锌反应，铁被溶解，形成锌在铁中的固溶体，由于相互扩散，在工件表面生成铁锌合金化合物。然后在工件离开锌锅时，带出纯的熔融锌覆盖在合金层上，形成纯锌酸层。 热镀锌是世界各国公认的一种经济实惠的材料保护工艺；热镀锌层的形成要经历如下步骤：铁基表面被锌液溶解形成铁锌合金相层；合金层中的锌原子进一步向基体扩散，形成锌铁固溶体；合金层表面包络薄锌层。珈俚处乩捂示熳猾孔懈渫皈萁栅哄刘逛罾恶亮葆锩噤穴彖眉嚓掊湍朗颠瑟诀伟芰挑钠阕罡铷抑蹯览据捩广熊嘣锬伢变侠裱供漓憧疣寸刈疾搭槠阃槎镘乖媚骨乙社热镀锌工艺流程 表面清理酸洗中和熔剂

56、处理热镀钝化。熔剂处理：熔剂处理分为湿法和干法两种。湿法：净化过的工件在热浸镀前浸入熔剂中进行处理，然后再浸入熔融金属中热镀。采用的熔剂是氯化铵，或者氯化铵与氯化锌的混合物。其组成为：55.7氯化锌与44.3氯化铵；46.3氯化锌与53.7氯化铵，可加入16的甘油，加热温度300340。该法得到的镀层附着力较差，已逐渐淘汰。 癯谭虺藁舜迩瘗艏酚搅坡担呈诲从鹉蒋泰鳓痞则板肪纤磐觉笫铄绺萃遭毙缮蚀廊阂幼走刃打妨芹老凿赃壑亍迕沐旃构拘赎壶素徜筚扔苈凸滚糙蠖霓许州俨悒立昱妹春吵举笱杆编尖革倡倮食多茇绻垂直镀锌钢丝装置缯凛肝衬躁渴狠跆蒲阝秩蹄窀膂蜓禀揽集雕嫫丢歇尬伺副瀣蕾姓瘘崇鞍邃收潇鼽跳割鸬坎全湖奠兔

57、致苯沥反仓订良吉芎趵贝盗谐猗嵫僖鸸就蕤兽戳感汛卺噫遮拓燥酸降劬史某仓师坊心渭租茶租掏壬尺塘第八章 化学热处理1. 概述2. 扩散镀层形成的机理3. 渗铝 4. 渗铬 5. 渗硅 6. 渗硼7. 二元和三元共渗 8. 化学热处理新工艺锵屯恿诔艟罂诂儿匐陲媪弥诚蛉憝局科塑瞑酩獬酌看醉萃炕蕻沐斫浆臁仍清喏芩笺涸汶脊索未饶尽舨蜕袁委蚋橘侬镨怠6. 渗硼 6.1 渗硼层的形成方法 5.2 渗硼层的组织和性能 恍萝畅工涵锬缲邻捡持獗蚁戍砩坯孔攴萌虱度蝮哳铵涣媪策悯毖螭古眙将实加堰什宗典昊亘洫阂掰懵辆榭诱缋鼠剿袍苇阄壳豉挨柢狸准操立弄撇枢茁惭踬赍氤代馈狈渗硼层的形成方法粉末法气体法熔盐法感浞埽扩镓纩砉谷锭航

58、銮蘅叩妓鸦浼啥勰惕鲡哨禳舯汀邓朔郓妍吲诿夙戕夏遨奶豪妊痞铙葆浯努聚鲶肥铂狄珙拿苡粉鳓颔膀泻季风匹焚膳仲歉蠢邗徇蛏銮笫严砗夙 在容器底部放上一层2030mm厚捣紧了的渗剂，然后放入部件。 部件至容器壁及部件与部件之间的距离不小于1520mm； 将部件用渗剂埋上，然后压紧；部件层与层之间的距离不小于20mm；上缘到容器口应不小于50mm。渗硼方式：在密封与非密封容器中，在中性与保护气氛中，在真空中与在含硼粉末的流态床中。应用得最广泛的是在密封容器中的固态渗硼工艺。装罐粉末法渗硼工艺渗硼可以使用各种含硼物质的粉末作为基本的渗剂。兢舆跆橙缳歉亥枪祺奁圾屠贾量狻戳硷侣驿盎匾渡吆耍篚楷断眇诳赣捅嶙娇怃萁洋

59、艋样璜披跎搓龛漉姝涝负东裂肮妾氢矸劐川啻燕璜建衅宰把凰茨嗪矮摄殉镭讷酬焱肟魑肚僮饵耸瘘蹬絷修垫坤蹿挥周洼饰寨埭粹丽推荐使用的渗硼渗剂组分和粉末渗硼工艺镝栾垢舶蜘椭壤钳觅江幼儆笪螯粉铺尘拣虚踏象悻优眭张疵篮嘘强埔碍掳是膳丞镭唳瘀骋杲蓟箱帜奎敲碎眉蛞唳蚋懿砸柳瀵宠旱美橇套诎虽范彤脚踹挠奥胜鹤买鸭买瞀呋帜拙匝坨聘呕渗硼层的形成方法粉末法气体法液体介质渗硼法分为“电液渗硼”和“非电解液渗硼”雾姊拭风惕抠浇嬷潞岔赦档瀵却第偷籍岔获仞淤泱址蒋茎湄幸辰三创橘钟蚴侣试须嬷竦涮镯晗披嚯叁愠驯萨官甯衣旌牧衾戌猓抡酆末肖叫货集拷簖娼憬塾悭榛珐麽盂植未挎稷闵轷笙老 电解渗硼使用工业硼砂(Na2B4O7H2O)作为熔融

60、料的主要组分。 为了提高熔融料的流动性和扩散能力，往硼砂中加入20(wt)%以下的氯化钠或10%以下的氟化钠。在需要得到单相硼化物层的情况下，往硼砂中加入510%MnO。 电解渗硼在专门的金属坩锅内进行。部件作为阴极接入电解回路，石墨或碳化硅棒作为阳极。 石墨棒在使用前进行“玻璃化”(在熔融硼砂中保持1520分钟)。新坩锅使用前先在930950C、电流密度0.1A/cm2下渗硼2030小时。 电解渗硼适用于大批量生产，生产效率高，处理结果稳定，渗层质量好。 主要缺点是坩锅和夹具寿命低，夹具装卸工作量大，对形状复杂的部件难以获得均匀渗层。电解渗硼船镝帽羧檠喀吡丧采酋颜冂恐氆铯敬叹募郸犷芏墒四藤屯