热处理(初级)-第五章课件

1、 了解各种表面改性热处理，如表面淬火和各种化学热处理的类型、作用及其基本过程。掌握感应加热淬火的基础知识、渗碳和渗氮处理的工作原理，了解其工艺方法和应用特点。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法一、表面感应加热淬火（一）表面淬火 表面淬火是将工件快速加热到淬火温度，然后进行迅速冷却，仅使表面获得淬火组织的一种热处理方法。1表面淬火的种类 表面淬火，分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光与电子束加热表面淬火等，目前热处理生产中应用最广泛的是感应加热表面淬火。2表面淬火的应用表面淬火广泛应用于中碳钢或球墨铸铁制成的机器零件。第一节表面改性热处理的类

2、型及其工艺方法（二）感应加热淬火1感应加热淬火的基本原理 感应加热淬火，就是利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表层及局部加热至淬火温度，随后进行快速冷却的淬火工艺。 涡流之所以能实现表面加热，是由于交变电流在导体中的分布特点所决定的，其特点为：（1）集肤效应（2）邻近效应（3）环流效应（4）尖角效应第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法2感应加热淬火的特点（1）加热速度快，热效率和生产效率高（2）加热层深度易控（3）热处理质量较（4）不足之处加热设备费用昂贵，且需要配备专门的淬火机床；加热温度不易测定和控制；设备维护、调整和使用等都要求操作工人具有较高的技术水平。第一节表面改性热处理的

3、类型及其工艺方法3感应加热淬火设备(1)电子管式高频设备第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法(2）发电机式中频设备第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法4感应加热淬火后工件的组织及力学性能（1）感应加热淬火后工件表面及心部的组织（2）感应加热淬火后工件的力学性能1）硬度2）疲劳强度3）耐磨性二、钢的化学热处理（一）钢的化学热处理的基本概念与原理1钢的化学热处理的定义 钢的化学热处理是把低碳钢工件放在适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种化学元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织

4、和力学性能的热处理工艺。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法2化学热处理的作用与分类 在工业生产中，化学热处理的作用有两个方面：一是表面强化，目的是提高工件表面的疲劳强度、硬度和耐磨性；二是改善表面物理或化学性能，目的是提高工件表面的耐高温、抗腐蚀能力和抗氧化能力。根据扩散元素的性质不同，分为两大类：一类是与铁形成间隙式固溶体的非金属元素的扩散。一类则是与铁形成置换式固溶体的金属元素扩散。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法3化学热处理的基本过程化学热处理通常可分为分解、吸收和扩散三个基本过程。（1）分解1）介质的体积分数2）分解温度3）催化剂第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法（2）吸

5、收( 3 )扩散4化学热处理的优点与钢的表面淬火相比，其优点如下：1）不受工件外形的限制，可以获得较均匀的淬硬层。2）由于表面化学成分和组织同时发生了变化，所以耐磨性和疲劳强度比钢的表面淬火更高。3）化学热处理过程中产生的表面过热现象，可以在随后的热处理过程中加以消除。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法（二）渗碳热处理1渗碳的定义及目的 钢的渗碳就是将工件放在渗碳介质中进行加热和保温，使活性碳原子渗入钢件表面，使其获得一定的碳的质量分数和一定质量分数梯度的工艺。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法2渗碳种类（1）气体渗碳1）渗碳介质2）渗碳原理3）渗碳层第一节表面改性热处理的类型及其工艺

6、方法（2）固体渗碳第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法3渗碳钢的种类渗碳钢大致可分为碳素渗碳钢和合金渗碳钢。4渗碳工件主要技术要求 对渗碳工件的主要技术要求，是渗层碳的质量分数、渗层碳的质量分数梯度和渗层深度等。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法5渗碳前的预备热处理第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法6渗碳后的热处理及力学性能（1）直接淬火法（2）一次淬火法（3）二次淬火法 二次淬火法的优点是：表层和心部都能得到比较满意的组织和力学性能。 其缺点是：工件加热冷却的次数多，周期长，成本高，易产生氧化、脱碳和变形等缺陷。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法（三）渗氮热处理 渗氮热处理就是

7、在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面，从而提高其硬度、耐磨性和疲劳强度的一种化学热处理方法。1渗氮工件的特点（1）高硬度和高耐磨性（2）高疲劳强度（3）变形小而规律性强（4）高的抗咬合性能（5）高的抗腐蚀性能第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法2渗氮热处理的工艺过程渗氮热处理的工艺过程，由分解、吸收和扩散三个基本过程组成。3渗氮前的热处理 渗氮处理是工件制造工艺流程中的最后工序之一，工件渗氮后只进行精磨或研磨加工。第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法4渗氮热处理的工艺方法（1）强化渗氮1）一段渗氮法2）二段渗氮法3）三段渗氮法（2）抗蚀渗氮第一节表面改性热处理的类型及其工艺方法第二节 表

8、面改性热处理训练实例训练1 5钢圆柱齿轮感应加热淬火1 45钢圆柱齿轮感应加热淬火处理的技术要求2感应加热设备选择3感应器的设计 高频感应加热淬火的加工效率和加工质量,与感应器的设计和使用有密切关系，因此使用合适的感应器是高频感应加热淬火操作的关键。第二节 表面改性热处理训练实例 本圆柱齿轮属于外圆表面加热，齿轮外径也较大，故应采用如图所示的这种感应器。第二节 表面改性热处理训练实例在通常情况下，感应器与工件的间隙。第二节 表面改性热处理训练实例4感应淬火方法的选择5感应加热前的准备1）检查冷却水的水阻，应使其大于4k/cm2，水温应在1535之间。2）检查冷却水的水压，应使其保持在01015

9、MPa之间。3）操作的环境温度应在1535范围内。4）关闭感应加热设备所有的安全门，将齿轮置于淬火机床上。第二节 表面改性热处理训练实例6感应加热淬火的操作程序1）合上三相电源开关，三个电源指示灯和水压指示灯亮。2）将转换开关由“中间断开”转向“预热”，对闸流管预热1530min。3）将转换开关由“预热”转向“预热”，灯丝电压表缓慢升至22V（F433型管），约1min后，按下“二档灯丝”按钮，灯丝电压升至33V，且相应指示灯亮。加热510min，方可接通高压。4）按下“高压接通”按钮，阳极电压表指示为6750V，且相应指示灯亮。调节“高压”旋钮，使高压达到工艺要求（675013000V）。第

10、二节 表面改性热处理训练实例5）起动淬火机床用的水泵，调节水压为0102MPa，并调节喷水压力。6）将耦合手轮转到满刻度的1/3处，将反馈手轮置于中间位置。7）按下“加热接通”按钮，工件即可被加热，且相应指示灯亮。8）调节耦合和反馈两个手轮，使阳流与栅流的比值在5181的范围。并调至工艺规定的电流范围。9)在齿轮加热至工艺要求的温度后，即可停止加热，并进行淬火操作。第二节 表面改性热处理训练实例7感应加热后的停机程序1）将“反馈手轮”和“耦合手轮”旋至最低位置，“栅流表”和“阳流表”的指示均回零位。2）将调压器旋钮转至最低位置，切断高压。3）切断灯丝电源，断开整个设备电源开关。4）在冷却水继续

11、冷却15min后方可关闭。8质量检验（1）外观（2）表面硬度（3）有效淬硬层深度（4）金相组织第二节 表面改性热处理训练实例训练2 泵传动齿轮的气体渗碳1泵传动齿轮气体渗碳处理的技术要热处理要求如下：1）齿面渗碳层深度：070090mm。2）渗碳层淬火硬度：6066HRC。3）非渗碳层硬度：2845HRC。第二节 表面改性热处理训练实例2渗碳方法的选择气体渗碳剂分为两类：一类是液态介质，一类是气态介质第二节 表面改性热处理训练实例3渗碳前的准备工作（1）渗碳剂的选用和配制（2）气体渗碳炉的检查和温度校验（3）工件与夹具在渗碳前的准备4气体渗碳工艺参数的确定气体渗碳质量主要取决于温度、时间和渗碳

12、剂滴量的控制。（1）渗碳温度（2）渗碳保温时间（3）渗剂滴注量第二节 表面改性热处理训练实例5气体渗碳、淬火和低温回火操作及其注意事项在渗碳操作中，应注意以下事项：1）工件在炉内摆放方位应有利于炉气有规律的循环。2）在工件出炉前051h内，应取出与工件同材料的试件，检测其渗层深度，以确定工件的出炉时间。6渗碳淬火后的检验（1）硬度检查（2）渗碳层深度检查（3）渗碳层和非渗碳层金相组织检查第二节 表面改性热处理训练实例训练3 旋转子渗氮1旋转子渗氮的技术要第二节 表面改性热处理训练实例（1）渗氮温度（2）保温时间（3）氨分解率2渗氮工艺方法及参数选择第二节 表面改性热处理训练实例3渗氮前的准备工作（1）氨气瓶的安装和运输（2）渗氮箱和夹具的通氮处理（3）渗氮前工件的准备工作第二节 表面改性热处理训练实例4渗氮工艺过程的操作（1）渗氮炉和氨分解率测定仪的使用（2）渗氮工艺操作5渗氮后的质量检验（1）渗氮层金相组织检查（2）渗氮层深度检查（3）表面硬度检查（4）渗氮层脆性检查第二节 表面改性热处理训练实例1表面感应加热淬火主要适用于