表面热处理课件

1、7.3 钢的表面热处理 以上谈到的是普通热处理的“四把火”，它们在生产实践应用十分广泛，也有局限性。 对于零件的表面及心部性能要求不同的情况下，如： 表面高硬度、高耐磨 （1）表硬里韧 心部足够的塑韧性 （2）表面要求具有良好的物理化学性能就只能采用： 表面热处理途径有二 改变钢的表层组织，不改变化学成份表面淬火 改变钢的表层化学成份化学热处理 7.3.1表面淬火一、感应加热表面淬火二、火焰加热表面淬火1、感应加热的基本原理2、感应加热频率选用3、感应加热表面淬火的特点提高表面硬度，保持心部良好的塑韧性。使零件具有 “表硬里韧”的力学性能。7.3.1表面淬火*目的 ： 是将工件表面快速加热到淬

2、火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。*表面淬火:是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组 织的局 部热处理工艺。 *工艺方法感应加热( 高、中、工频 )火焰加热电接触加热法等表面淬成M硬； 心部保持正火或调质态韧。 1、感应加热的基本原理感应加热表面淬火示意图 交流电交变磁场感应电流一、感应加热表面淬火涡流表层加热淬火冷却集肤效应（mm） 感应表面淬火使采用电磁感应方法使零件表面迅速加热，然后迅速喷水冷却的一种热处理操作方法。 *热源：“涡流 效应”产生的焦耳热。 因为涡流的“集肤效应”*电流透入深度:Q=0.24I2Rt 涡流产生的热量Q：为什么

3、只能表面加热？ I 涡流强度; R材料电阻 ; t时间水 f 交流电频率Hz 电流透入深度mm高频感应加热中频感应加热工频感应加热频率范围200300kHz110 kHz50Hz淬硬层深度0.52mm210mm1015mm应 用 举 例在摩擦条件下工作的零件，如小齿轮、小轴承受扭矩、压力载荷的大型零件 ，如冷轧辊等感应加热表面淬火的电流频率 承受扭矩、压力载荷的零件，如曲轴、大齿轮等2、感应加热电流频率选用式中： f 交流电频率Hz 电流透入深度mm 电流透入深度：Q=0.24I2Rt式中：Q涡流产生的热量 I涡流强度 R材料电阻 t时间 涡流产生的热量：感应加热淬火机床 *预备热处理正火或调

4、质3、表面淬火用钢用钢：中C钢或中C合金钢（0.4-0.5%C）淬火后表面硬 度HRC 58-60改善心部组织,以达到性能要求使表层原始组织细化,在进行表面淬火时 获得成分均匀的M. 举例：机床齿轮45下料锻造正火加工齿形高频淬火低温回火磨齿装配目的:*钢件表面淬火后应进行低温回火或自回火。 表层为M细（隐晶M），中心为原始组织 具有“表硬里韧”的性能。热处理:3).疲劳强度高表层为残余压应力4). 可实现自动化、生产率高、成本降低4、感应加热表面淬火的特点1).淬火温度高 (Ac3+80150 )，加热速度快 、时间短 不易氧化、脱碳，变形小。2). M细，同一种材料，比普通淬火硬度提高23

5、HRC，且韧性好； * 不 足：设备较贵、复杂零件的感应器不易制造。 应用氧气-乙炔（或其它可燃气）火焰对工件表面进行加热，随之快速冷却的工艺。这种方法可获得26mm的淬透深度，设备简单，成本低，适于单件或小批量生产。（26mm）1. 火焰加热表面淬火二、火焰加热表面淬火 用氧乙炔焰快速加热零件表面，使其达到奥氏体化温度，并迅速喷水冷却，使其表层获得一定深度的淬硬层。 2. 火焰加热表面淬火应用及其缺点应用：中碳钢、中碳合金钢及铸铁件、小批生产， 或大工件的表面淬火。缺点：加热不均匀，表面质量不高、生产率不高。*设备简单, 操作方便, 成本低。*淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生

6、产3，火焰加热表面淬火的特点三、电接触加热表面淬火 采用低电压、大电流，通过压紧在工件表面的滚轮与工件形成回路，靠接触电阻热实现快速加热，滚轮移去后即进行自激冷淬火。 淬硬层达0.15-0.35mm，硬度均匀，且变形小，目前主要用于导轨的强化。 7.3.2 化学热处理一、化学热处理原理二、钢的渗碳三、钢的渗氮四、钢的碳氮和氮碳共渗化学热处理一、化学热处理原理定义： 将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能的一种热处理工艺。活性原子从工件表层向内部的扩散化学热处理的基本过程:渗剂分解出活性原子工件表面吸收活性原子一、什么是化学热处理？ 钢

7、件和铸铁件非金属元素、金属元素C、N、O、S、B，与Fe形成间隙固溶体和化合物，强化表面，提高表面的力性 与Fe形成置换固溶体，Cr提高抗蚀性、Al提高抗氧化性、Si提高抗酸性能 7.3.2、表面化学热处理 化学热处理：就是把工件放在一定温度的化学介质中保温，让一些化学元素渗入工件的表层，改变表面的化学成分，进 而改变组织及性能的热处理工艺。 （1）工件有吸收这些元素的能力化学热处理应具备的条件：即：有溶解度或能形成化合物（2）渗入元素应具备活性即：能产生活性原子“活性原子”是指那些在一定的化学反应中刚产生的，以原子状 态存在的元素。 2）.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。 零件本身具有

8、吸收渗入原子的能力即对 渗入原子有一定的溶解度或能与之化合, 形成化合物。3）.扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一 定的扩散层（渗层）。1）.渗剂分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性 原子。 2CO CO2 +C分解吸收一扩散化学热处理的一般过程： 在整个化学热处理进程中，上述三个基本过程是同时发生而又彼此密切相关的。三者互相配合，互相制约。 热处理工作者的任务就是合理控制各种工艺参数(如温度、渗剂、炉压与时间等)，调节好分解、吸收与扩散三者的关系，以获得理想的化学热处理速度和合理的渗层组织。扩散层的组织与渗入元素和基体金属所组成的相图有关。如果渗入元素与基体金属可以无限互溶，则

9、扩散层的组织只是单一的固溶体，表层与心部的差别只是浓度不同。如果渗入元素与基体金属之间组成有限固溶体，并能形成一系列的化合物时，情况就比较复杂，扩散层内常常有相变过程发生，伴随着化合物的形成。 适用钢种：0.100.25C 低碳钢、低碳合金钢二、钢的渗碳目的：使钢件表层获得高的硬度、耐磨性和疲劳强 度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性。 1、定义：将钢件置于渗碳介质中加热、保温，使活性 碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。气体渗碳固体渗碳液体渗碳目前广泛应用的是气体渗碳法。2、渗碳方法井式气体渗碳炉1）、气体渗碳 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。煤油风扇电机废气火焰炉盖电阻丝耐热罐工件炉体1

10、）、气体渗碳方法：滴注式渗碳介质：苯、醇、煤油等液体工艺：将工件装在密封的渗碳炉中，加热到900950(常用930)，向炉内滴入煤油、苯、甲醇、丙酮等有机液体，在高温下分解成CO、CO2、H2及CH4等气体组成的渗碳气氛。大型井式渗碳炉2）、 固体渗碳常用的渗碳剂：木炭或骨炭等常用的催渗剂：碳酸钡或碳酸钠渗碳工艺：工件+渗碳剂密封装入渗碳箱中， 加热至900950保温。固体渗碳法示意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱3）、液体渗碳 设备：内热式或外热式盐炉 液体渗碳（无毒）盐浴的组成： 供碳剂木碳粉、尿素（NH2）2CO 基体盐NaCl2+KCl（加热介质） 催渗剂Na2CO3等将零件在盐浴中加热并

11、渗碳3、渗碳后的组织（由表面至心部）：亚共析组织（PF）4、渗碳后的组织 过共析组织（PFe3C）共析组织（P）（与渗入元素和基体金属所组成的相图有关）A1A3AcmA+Fe3CA+F3、工艺: 加热温度为900950; 渗碳时间一般为39小时;表面中心 1%C0.2%CPP+F零 件P+Fe3CF + P少表面的含碳量最高：wc=1.0%左右，由表及里，含碳量逐渐降低，直至原始含碳量。 渗碳层的缓冷组织 渗碳层的组织过共析组织(P+Fe3C) 共析组织(P) 过渡区亚共析组织(P+F) 原始亚共析组织(F+P) 渗碳层的缓冷组织（由表面至心部）： 渗碳后缓冷组织（由表面至心部）： 渗碳缓冷后

12、的显微组织过共析PFe3C共析（P）亚共析（PF）心部渗碳温度Ac3（心部）Ar3（心部）Ac1时间温度/淬火回火a）预冷直接淬火b）一次淬火缓冷淬火回火c）二次淬火缓冷淬火淬火回火1）.常用的淬火方法4、渗碳后的热处理 淬火低温回火（1）预冷直接淬火法优点：操作简便、生产效率高、成本低；减少加热和冷却次数，故减小工件的淬火变形及表面氧化脱碳。 应用：本质细晶粒钢（如20CrMnTi、20MnVB 钢等）；载荷小、耐磨性要求较低的工件。渗碳+预冷油淬清洗回火装试样出试样（2）一次淬火法淬火温度选择：应兼顾表面和心部的要求，通常： 心部性能要求较高时：TH Ac3， 以心部性能 表面性能要求较高

13、时：TH Ac1， 以表面性能 应用：仅适用于本质细晶粒钢，如合金钢和不重要的碳钢，碳钢的淬火温度比合金钢可适当低一些。渗碳后缓冷，重新加热淬火及低温回火。目的：防止Fe3C的过量析出细化晶粒防止变形目的： 第一次淬火TH Ac3，细化心部组织其性能 第二次淬火TH Ac1，细化表层组织其性能故可获得表面具有高硬度、耐磨性和疲劳强度，心部具有良好的强韧性和塑性。应用： 仅适用于本质粗晶粒钢和使用性能要求很高的工件。这种方法工艺较复杂，因加热次数多，工件易氧化、脱碳和变形，成本高等缺点，故目前该工艺已很少采用。（3）二次淬火钢经渗碳、淬火、低温回火后的组织与性能：目的：消除淬火应力，韧性，保持高

14、硬度与耐磨性。2）. 低温回火（160200）淬透时:未淬透时:针状M回碳化物A残低碳M回P（T、 S ）F、 表层：心部：HRC 5864HRC 3045HRC 1015表层硬度高而耐磨性较好，心部韧性较好；并有较高的疲劳强度。渗碳后淬火及低温回火后的显微组织20CrMnTi钢齿轮渗碳后淬火+低温回火后的组织：节园：M回KA心部：低碳M齿顶： M回KA下料锻造正火机加工渗碳淬火低温回火喷丸磨削7、渗碳件的加工工艺路线5、常用的渗碳钢-低碳钢 C0.2520、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo等6、局部防渗镀铜涂上专用防渗剂或水玻璃加石棉绳整体渗碳，局部淬火；渗碳缓冷后，把不需 要渗

15、碳的部分切削掉，然后整体加热整体淬火。锻造（问题）正火（目的）机械加工【可否与渗碳工艺倒置】渗碳（组织）淬火+低温回火（工艺）精加工渗碳工件的最终组织、性能渗碳工件的一般工艺路线1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。三、钢的渗氮(俗称氮化)1、渗氮3）渗氮原理：NH3550分解活性N表面形成固溶体或氮化物达到一定渗层0.400.60mm4070h2、方法及工艺： 常用的渗氮方法有气体渗氮、离子渗氮、氮碳共渗（软氮化）等。生产中应用较多的是气体渗氮。井式气体氮化炉渗氮工艺: 加热温度 500600; 保温时间 2050h。（离子渗氮15 20h）气体渗

16、氮。 在渗氮炉内通入氨气，在380以上氨分解出活性氮原:2NH33H2+2N活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，在保温过程中向里扩散，形成渗氮。氮化层厚度 0.30.5mm氮化层厚度 3、渗氮后的组织 含有Al、Cr、Mo等元素的合金钢C、N和Fe的化合物C、N溶于-Fe的固溶体弥散合金氮化物（如AlN等）氮化用钢: 35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回。渗氮用钢 为wC=0.15%0.45%的合金结构钢。应用高速传动的精密齿轮，高精度机床主轴等纯铁氮化时可能形成四种

17、相相-为氮在Fe中的固溶体(含氮铁素体)。 相-为氮在Fe中的固溶体(实质上是含氮的奥氏体)。 相-为一可变成分的化合物Fe4N 。相-为一可变成分的化合物 Fe2N 。渗层的组织与渗入元素和基体金属所组成的相图有关。38 CrMoAl 气体渗氮层组织 ( 化染 ) 650 黄色区 : ( Fe2-3N ) + ( Fe4N ) ; 红色区 : ( Fe4N ) ;蓝绿色区:含氮索氏体 + 脉状氮化物; 绿黄色区:索氏体基体。 40Cr钢钢渗氮缓冷至室温的显微组织45钢N化层（白亮层）N化层（白亮层）由表至里为：+相 相 相心部 ( Fe2-3N ) ( Fe4N )3、特点 N化后不需淬火处

18、理 N化前需要调质“S回”保证心部 N化温度A1（500600） (2050)小时 N化物具有高硬度 HRC6070，高的抗蚀性和疲劳强度，脆性大。渗碳与渗氮的工艺特点名称处理温度( )处理时间 ( h )处理后是否需要热处理渗碳90095039需要渗氮5006002050不需要四.钢的碳氮共渗-氰化处理1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原 子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)方法:固体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗高温中温低温4)工艺:合金结构钢HRC5360中温气体碳氮共渗80086018以渗碳为主0.50.8mm淬火+低温回火合金工具钢HRC5463低温气体碳氮共渗50

19、060016以渗氮为主0.10.4mm不需要材料性能名称温度()时间(h)作用渗层热处理20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织1.针状M + 残余A ; 2.混合M + 残余A ; 3.板条M + 针状M1231. 中温气体碳氮共渗（820860）渗剂： 渗碳剂（如煤油）氨气定义：将工件置于能产生碳、氮活性原子的介质中加热并保温，使工件表面同时渗入碳和氮原子然后按适当方式冷却的化学热处理工艺。四、钢的碳氮和氮碳共渗目的：钢的硬度、耐磨性和疲劳强度设备：在各种普通渗碳炉的基础上，增加一套 供氨装置即可用于碳氮共渗。应用：可用于低、中碳钢和低中碳合金钢制造 的零件。如： 汽车、机床上的各种齿轮、 蜗

20、轮蜗杆和轴类零件等。C-N共渗淬火后的组织:心部： 工件尺寸较小淬透时为：M低碳 工件尺寸较大淬不透时为：M低碳+B或T、F渗层表层： 含氮的高碳M（细针状或隐晶状） +少量A +碳氮化合物K（颗粒状）渗剂：尿素（NH2）2CO、甲酰胺、三乙醇胺等设备：一般的气体渗碳炉皆可。组织：与渗氮层大致相同，但由于碳的作用，化合 物层的成分有所变化（Fe23（N，C)+Fe4N)。2. 低温气体氮碳共渗（软氮化）温度：500570工艺特点： （1） 软氮化的工件变形很小，精度无明显变化。（2）工件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合和抗檫伤 等性能高。（3）与渗氮相比其渗层硬而韧，故不易产生剥落。应用： 不受钢种

21、限制。普遍用于模具、量具及耐磨零件处理。 如3Cr2W8压铸模经软氮化处理其寿命提高3 5倍； 高速钢刀具经软氮化处理后寿命可提高20 200%。五、离子渗氮基本原理： 置于低真空度容器内的工件在辉光放电的作用下，带电氮离子轰击工件表面，使其温度升高，并渗入工件表层。设备：离子渗氮炉（井式或钟罩式）渗氮剂：N2H2、氨气、氨分解气优点： 渗层质量高，工件变形小，处理温度范围宽，工艺可控性强，易实现局部防渗，渗速快，生产周期短，热效高，无污染，处理后工件洁净，工作环境好。 钢的表面热处理钢的表面淬火 表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前

22、组织的热处理方法。1、火焰表面淬火： 火焰表面淬火是氧炔焰等高温热源将工件表面许速加热到形变温度以上，然后立即进行低温回火，或利用工件内部余热自身回火。 这种方法可获得26mm的淬透深度，设备简单，成本低，适于单件或小批量生产。2、感应表面淬火：感应加热表面淬火的特点： 淬火温度高于一般淬火温度。 淬火后马氏体晶粒细化，表层硬度比普通淬火高23HRC。 表层存在很大的残余压应力。 不易产生变形和氧化脱碳。 易于实现机械化与自动化。感应加热淬火后，为了减小淬火应力和降低脆性，需进行170200低温回火。 感应加热是利用电磁感应原理，表层感应电流密度大，温度高；心部几乎不受热。 钢的化学热处理是指

23、将工件放在一定温度的活性介质中保温，使介质中分解出的一种或几种元素的活性原子被钢件表面吸附并向表层扩散，从而改变其表层化学成分、组织和性能的一种热处理工艺方法。 钢的化学热处理基本过程： 钢件加热时，化学介质分解出渗入元素的活性原子； 活性原子被钢件表面吸附和溶解； 原子由表面向内部扩散，形成一定的扩散层。 将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子1、钢的渗碳：渗入钢的表层的工艺称为渗碳。其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面获得高碳回火马氏体，具有高硬度、耐磨性和抗疲劳性能；而心部为低碳回火马氏体或索氏体，具有一定的强度和良好的韧性配合。气体渗碳示意图1）渗碳方法 渗碳方法有气体

24、渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。2）渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如15、20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。 3）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。 渗碳后的淬火和低温回火示意图2、钢的渗氮： 渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处理工艺。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等

25、。 常用的渗氮方法有气体渗氮、离子渗氮、氮碳共渗（软氮化）等。生产中应用较多的是气体渗氮。 1）渗氮方法2）渗氮后的组织 含有Al、Cr、Mo等元素的合金钢C、N和Fe的化合物C、N溶于-Fe的固溶体弥散合金氮化物（如AlN等）3）渗氮后的钢件性能 氮化层HRC为6973，在600650有较高红硬性； 一般，T渗氮T渗碳，无需进一步热处理，渗氮层各性 能均优于渗碳层，工件不易变形； 氮化层比碳化层薄且脆；且t渗氮t渗碳，生产效率低。 为提高工件心部强韧性，需在渗氮前进行调质处理。 碳氮共渗新介质的研制是金属热处理研究的一个重要领域。 早期使用的NaCN等氰盐均有剧毒，现已禁用。新一代碳氮共渗介

26、质往往同时考虑工艺性能和环保两方面的因素。常用的介质是煤气和氨气的混合物。3、钢的碳氮共渗（氰化）： 碳氮共渗是同时向钢件表面渗入碳和氮原子的化学热处理工艺，也俗称为氰化。碳氮共渗零件的性能介于渗碳与渗氮零件之间。 钢的热处理新工艺介绍 无氧化加热 利用可控气氛，即通过精确计量和微机控制技术对炉内的气体组分加以控制。如含碳液体或气体的分解和裂解的碳浓度的控制。1、保护气氛加热：2、采用保护涂料： 目前钢和钛合金已在热处理中大量利用保护涂料来避免工件氧化。涂料由Al2O3、SiO2、SiC和其他金属氧化物以及液态粘结剂配置而成。 在真空炉中受真空气氛保护，可防止工件氧化、减小变形；但容易引起元素

27、挥发。适于中小型零件的处理。3、真空热处理： 目前，实际生产中还采用以下先进工艺：利用高能量密度对零件作超高速加热，然后自激淬火，具有不氧化、不脱碳、变形小、表面光洁，提高硬度、耐磨性和疲劳强度等的高频和超高频脉冲热处理和激光热处理以及电子束热处理。 超高速加热 强韧化处理是指同时提高钢件强度和韧性的热处理。 强韧化处理1、获得板状马氏体：1）提高淬火加热温度 促进奥氏体中碳的均匀化，以保证淬火后获得板状马氏体（低碳马氏体）。 2）快速短时低温加热淬火 减少碳化物在奥氏体中的溶解，使高碳钢中的奥氏体处于亚共析成分（低碳）。 3）锻造余热淬火 将高温锻件直接淬火可得到细晶粒板状马氏体。 2、超细

28、化处理： 超细化处理是指将钢在一定的温度条件下，通过数次快速加热和冷却等方法以获得极细组织，从而达到强韧化的目的。 3、获得复合组织的淬火： 复合组织主要是指淬火马氏体和少量铁素体或下贝氏体（或残余奥氏体）的机械混合物。 复合组织可通过调整热处理工艺获得，它的硬度稍低，但韧性大幅提高。 化学热处理新工艺：离子轰击热处理：在真空气氛下，将含C、 N、 S等离子束高速轰击到工件表面，工件迅速受热升温至碳化或氮化温度，同时原子进入工件表面形成渗碳层或渗氮层等。 离子轰击热处理示意图如右图所示 钢的形变热处理： 形变热处理是指将变形强化和热处理强化结合起来的工艺方法。 形变热处理工艺示意图3.预备热处

29、理正火或调质2.淬硬层深度（ ）：轴类件：小直径（1020mm），R1/5大直径，R1/10。齿轮：m5，单齿同时加热淬火，硬化层仿齿 形分布。m5，同时加热淬火，齿根淬硬。1.表面硬度：（P119表5-1）适于Wc0.4 0.5%的碳钢和中碳低合金钢等（四）感应加热表面淬火件的技术条件高速传动的精密齿轮，高精度机床主轴等（2）特点（1）氮化用钢38CrMoAl 35CrMo等 N化后不需淬火处理 N化前需要调质“S回”保证心部 N化温度A1（500600） (2050)Hr N化物具有高硬度 HRC6070高的抗蚀性和疲劳强度，脆性大（3）应用与渗碳相比具有以下不同特性：(1) 加热温度低、

30、共渗后工件可直接淬火且变形小；(2) 渗速快、生产效率高；(3) 渗层的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗压强度较 高，并兼有一定的抗蚀能力；(4) 氮渗入后提高了回火稳定性，工件可在较高温 度下回火，以消除或减少淬火组织应力等。答:（1）选用渗碳钢（1分）。因为该齿轮尺寸较大，所选材料应具有较高的淬透性和强度，可选用20CrMnMo等渗碳钢（2分） （2）加工路线：下料 锻造 正火 机加工渗碳缓冷淬火+低温回火 喷丸 检验（成品） 包装入库。（1分） （3）（a）正火的目的是为了消除锻造后的残余应力和细化组织，提高切削加工性。可加热到870 880保温后出炉空冷。（2分）（b）渗碳是为了增加齿轮表层

31、含碳量，提高表面硬度、耐磨性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度；渗碳后缓冷是为了减小变形（直接淬火变形大）。淬火加热温度要保证心部处在单相奥氏体区，可选用860880 加热，用压床淬火，油冷。回火采用低温回火（180200），以降低脆性、减少内应力等。（4分）绪论（8）考试举例一个重载高速齿轮，外径500mm，厚度70mm。要求：表面耐磨，接触疲劳强度高，具有较高的韧性。进行（1）选择合适材料；（2）写出简明加工路线；（3）说明热处理方法和目的（10分）（1）什么是化学热处理？ 所谓化学热处理 ，就是把工件放在一定温度的化学介质中保温， 元素渗入工件的表层， 改变表面的化学成分， 进而改变组织及性能

32、的热处理工艺。 让一些化学钢件和铸铁件非金属元素、金属元素C、N、O、S、B，与Fe形成间隙固溶体和化合物，强化表面，提高表面的力性 与Fe形成置换固溶体，Cr提高抗蚀性、Al提高抗氧化性、Si提高抗酸性能 （2）化学热处理的三个基本过程 渗剂分解：分解出活性原子；吸附： 活性原子在工件表面吸附； 扩散： 活性原子向工件内部扩散（迁移），形成扩散层（渗层）。 常用工艺： 渗C、渗N（氮化）、气体C、N共渗。 7.3.2、表面化学热处理钢的热处理工艺五、钢的表面热处理包括表面淬火和化学热处理。 1、表面淬火表面淬成M硬； 心部保持正火或调质态韧。 （1）感应加热表面淬火 原理： 交流电 交变磁场

33、 工件内产生感应电流（涡流） +工件内阻 产生焦耳热 加热工件。 热源： “涡流效应”产生的焦耳热。 为什么只能表面加热？ 因为涡流的“集肤效应”， 电流透入深度1/ ，且热态冷态。 频率选用 钢种： 中碳钢及中碳低合金钢。 高频淬火的特点： a：V加热t时间b：-1 残余压应力， M细，比普通淬火硬度高23HRC，且韧性好； c：生产率高。氧化、脱碳，过热、变形等淬火缺陷；（一）气体渗碳1. 常用渗碳设备 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。滚筒炉卧式井式振底式输送带式旋转罐式推杆式连续式炉周期式炉气体渗碳炉气体渗碳渗碳剂气态渗剂天然气丙 烷煤气等液态渗剂煤 油甲 醇乙 醇丙 酮苯 等2.渗碳剂1）、气体渗碳 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。三、钢的渗氮(俗称氮化)定义：向钢件表面渗入N原子以形成高氮硬化 层的化学热处理工艺。目的：提高钢铁件的表面硬度、耐磨性，疲劳强 度和耐蚀性及热硬性（600650下仍具有高硬度 ）1、概述：2、 渗氮原理