钢的热处理工艺课件

《材料科学与工程基础》钢的热处理工艺3钢的表面热处理钢的表面热处理工艺表面淬火化学热处理工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。表面淬火齿轮1.表面淬火①定义: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。②工艺特征:通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持原有组织不变。③表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。④表面淬火加工的方法:

感应加热(高、中、工频)、火焰加热、激光加热、电子束加热法等。1.感应加热表面淬火1)感应加热的基本原理:电子感应--感应电流---涡流工件表面产生密度很高的感应电流，使之迅速加热到奥氏体状态，随后快速冷却获得马氏体组织的淬火方法。感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图集肤效应电流透入深度(δ)与电流频率(f)的关系:

δ=500/√f（mm）

高频80~1000kHz0.5~2mm中频2500~8000Hz3~6mm工频50Hz10~15mm2)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。3)生产特点:淬火件的质量好;工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。2.火焰加热表面淬火1)火焰加热表面淬火的基本方法2)火焰加热表面淬火的特点: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产。化学热处处理定义:将零件置置于一定定的化学学介质中,通过加热热、保温温,使介质中一种或或几种元元素原子子渗入工件表层层,以改变钢钢表层的的化学成分和和组织的的热处理理工艺。。1.化学热处处理的基基本过程程:2)吸收:活性原子子被零件件表面吸吸收和溶溶解。3)扩散:活性原子子由零件件表面向向内部扩扩散,形成一定定的扩散散层。1)分解:化学介质质在高温温下释放放出待渗渗的活性原原子。2COCO2+〔C〕2.化学热处处理进行行的条件件:1)渗入元素素的原子子必须是是活性原子子,而且具有较较大的扩扩散能力力。2)零件本身身具有吸吸收渗入入原子的的能力,即对渗入入原子有有一定的的溶解度度或能与之化合合,形成化合合物。3.化学热处处理的种种类:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。。1)钢的渗碳碳(Carburizeofsteel)①定义:向钢的表表面渗入入碳原子的过程。。②目的:获得具有有表硬里韧韧性能的零零件。③用钢:低碳钢和和低碳合合金钢。。④方法:固体、气气体、离离子渗碳碳。固体渗碳碳法示意意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱气体渗碳碳法示意意图⑤工艺:加热温度度为900～950℃℃;渗碳时间间一般为为3～9小时;⑥渗碳后后的组织织:

1%CP+Fe3CⅡ0.2%CF+P少表面中心零件PP+F20钢渗碳缓缓冷组织织(化染)580表层珠光光体+网状渗碳碳体;中层珠光光体;内层铁素素体+珠光体⑦渗碳后的的热处理理工艺时间温度930℃850℃方案1方案2渗碳淬火加热⑦渗碳后的的热处理理工艺⑧热处理后后的组织织低碳M回+FM回+Fe3C+A残低碳合金钢F+PM回+Fe3C+A残低碳钢心部组织表层组织钢种⑨常用的钢钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。20CrMnTi钢渗碳层层组织(化染)320渗碳体(白色块状状)+高碳M(兰色针状状)+残余A(棕黄色)2)钢的渗氮氮①定义:向钢的表表面渗入入氮原子子的过程程。②目的:获得具有有表硬里里韧及抗抗蚀性能能的零件。。③用钢:中碳合金金钢。④方法:气体渗氮氮。⑤工艺:加热温度500～600℃;保温时间0.3～0.5mm/20～50h。⑥热处理特点点:渗氮前需调质质处理;渗氮后不需热热处理。⑦渗氮处理后的的组织表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。⑧常用的钢种:35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌钢)等。38CrMoAl气体渗氮层组组织(化染)650黄色区:ε(Fe2-3N)+γγ’(Fe4N);红色区:γ’(Fe4N);蓝绿色区:含氮索氏体+脉状氮化物;绿黄色区:索氏体基体。。渗碳与渗氮的的工艺特点处理后是否需要热处理处理时间(h)处理温度(℃)名称需要3～9900～950渗碳不需要20～50500～600渗氮热处理新技术术可控气氛热处处理真空热处理形变热处理化学热处理电子束表面淬淬火激光热处理热处理新技术术热处理新技术术简介1.可控气氛热处处理在炉气成分可可控的热处理理炉内进行的的热处理称为为可控气氛热热处理。在热热处理时实现现无氧化加热热是减少金属属氧化损耗，，保证制件表表面质量的必必备条件。正确控制热处处理炉内的炉炉气成分，可可为某种热处处理过程提供供元素的来源源，金属零件件和炉气通过过界面反应，，其表面可以以获得或失去去某种元素。。也可以对加加热过程的工工件提供保护护。如可使零件不不被氧化，不不脱碳或不增增碳，保证零零件表面耐磨磨性和抗疲劳劳性。从而也也可以减少零零件热处理后后的机加工余余量及表面的的清理工作。。缩短生产周周期，节能、、省时，提高高经济效益。。可控气氛热热处理已成为为最成熟的，，在大批量生生产条件下应应用最普遍的的热处理技术术之一。2.真空热处理真空热处理是是在0.0133Pa～1.33Pa真空度的真空空介质中对工工件进行热处处理的工艺。。真空热处理理具有无氧化化、无脱碳、、无元素贫化化的特点，可可以实现光亮亮热处理，可可以使零件脱脱脂、脱气，，避免表面污污染和氢脆；；同时可以实实现控制加热热和冷却，减减少热处理变变形。提高材材料性能；还还具有便于自自动化、柔性性化和清洁热热处理等优点点。近年已被被广泛采用，，并获得迅速速发展。几乎全部热处处理工艺均可可以进行真空空热处理，如如退火、淬火火、回火、渗渗碳、氮化、、渗金属等。。而且淬火介介质也由最初初仅能气淬，，发展到现在在的油淬、水水淬、硝盐淬淬火等。3.离子渗扩热处处理离子子渗渗扩扩热热处处理理是是利用用阴阴极极(工件件)和阳阳极极间间的的辉辉光光放放电电产产生生的的等等离离子子体体轰轰击击工工件件，，使使工工件件表表层层的的成成分分、、组组织织及及性性能能发发生生变变化化的热热处处理理工工艺艺。。离离子子渗渗碳碳的的硬硬度度、、疲疲劳劳强强度度、、耐耐磨磨性性等等力力学学性性能能比比传传统统渗渗碳碳方方法法都都高高，，而而且且渗渗碳碳速速度度快快，，特特别别是是对对狭狭小小缝缝隙隙和和小小孔孔能能进进行行均均匀匀的的渗渗碳碳，，渗渗碳碳层层表表面面碳碳浓浓度度和和渗渗层层深深度度容容易易控控制制，，工工件件不不易易产产生生氧氧化化；；表表面面洁洁净净，，耗耗电电省省和和无无污污染染。。根根据据同同样样的的原原理理，，离离子子轰轰击击热热处处理理还还可可以以进进行行离离子子碳碳氮氮共共渗渗、、离离子子硫硫氮氮共共渗渗、、离离子子渗渗金属属等等，，所所以以在在国国内内外外具具有有很很大大的的发发展展前前途途。。缝纫机用氮化件经氮化的机车曲轴激光光束束能能量量密密度度高高，，加加热热/冷却却快快，，加加工工时时间间短短；；精确确可可控控，，可可以以实实现现对对复复杂杂形形状状合合金金部部件件的的加加工工处处理理；；无污污染染，，安安全全可可靠靠，，操操作作简简单单，，效效率率高高。。4.激光光加加热热表表面面淬淬火火5.形变变热热处处理理形变变热热处处理理是是将形形变变强强化化与与相相变变强强化化综综合合起起来来的的一一种种复复合合强强韧韧化化处理理方方法法。。从从广广义义上上来来说说，，凡凡是是将将零零件件的的成成形形工工序序与与组组织织改改善善有有效效结结合合起起来来的的工工艺艺都都叫叫形形变变热热处处理理。。形变变热热处处理理的的强强化化机机理理是是：：奥奥氏氏体体形形变变使使位位错错密密度度升升高高，，由由于于动动态态回回复复形形成成稳稳定定的的亚亚结结构构，，淬淬火火后后获获得得细细小小的的马马氏氏体体，，板条马马氏体体数量量增加加，板板条内内位错错密度度升高高，使马马氏体体强化化。此此外，，奥氏体体形变变后位位错密密度增增加，，为碳碳氮化化物弥弥散析析出提供了了条件件，获获得弥弥散强强化效效果。。弥散散析出出的碳碳氮化化物阻阻止奥奥氏体体长大大，转转变后后的马马氏体体板条条更加加细化化，产产生细细晶强强化。。马氏氏体板板条的的细化化及其其数量量的增增加，，碳氮氮化物物的弥弥散析析出，，都能能使钢钢在强强化的的同时时得到到韧化化。9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。21:56:3721:56:3721:5612/29/20229:56:37PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2221:56:3721:56Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。21:56:3721:56:3721:56Thursday,December29,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2221:56:3821:56:38December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。29十二二月20229:56:38下下午21:56:3812月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:56下下午午12月月-2221:56December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2921:56:3821:56:3829December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。9:56:38下午9:56下下午21:56:3812月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。21:56:3821:56:3821:5612/29/20229:56:38PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2221:56:3821:56Dec-2229-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。21:56:3821:56:3821:56Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2221:56:3821:56:38December29,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。29十十二月20229:56:38下午午21:56:3812月-2215、楚塞三湘接接，荆门九派派通。。。十二月229:56下下午午12月月-2221:56December29,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/2921:56:3821:56:3829December202217、空山新雨雨后，天气气晚来秋。。。9:56:38下下午9:56下下午21:56:3812月-229、杨柳柳散和和风，，青山山澹吾吾虑。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、阅阅读读一一切切好好书书如如同同和和过过去去最最杰杰出出的的人人谈谈话话。。21:56:3821:56:3821:5612