热处理三表面热处理淬透性

热处理三表面热处理淬透性第一页，共二十二页，2022年，8月28日1）0.4-0.5%C的中碳钢。含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。含碳量过高，心部韧性下降；2）铸铁：提高其表面耐磨性。机床导轨表面淬火表面淬火齿轮表面淬火的材料第二页，共二十二页，2022年，8月28日1）工艺：对于结构钢为调质或正火。调质用于要求高的重要零件，正火用于要求不高的普通零件。2）目的:①为表面淬火作组织准备；②获得最终的心部组织。

回火索氏体索氏体调质正火预备热处理第三页，共二十二页，2022年，8月28日采用低温回火，温度不高于200℃。回火目的：降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。表层组织为M回，心部为S回(调质)或F+S(正火)。表面淬火后的回火表面淬火+低温回火后的组织第四页，共二十二页，2022年，8月28日（1）火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火示意图

特点：1）设备简单,操作方便,成本低；2）淬火质量不稳定；3）适于单件、小批量及大型零件的生产。

以高温火焰为热源的一种表面淬火法，淬硬层深度一般为2～6mm。第五页，共二十二页，2022年，8月28日（2）感应加热表面淬火感应加热表面淬火原理图1）工作原理：

交变电流在工件表面产生感应电流，形成“涡流”，使工件表面迅速加热的方法。涡流的集肤效应与交流电频率有关淬硬层深度(δ)与电流频率(f)的关系:热态δ=500f（淬火热态，800°C）冷态δ=20f（室温，20°C）

交流电频率越高，涡流深度越浅，工件的淬透层深度就越小。第六页，共二十二页，2022年，8月28日2）感应加热表面淬火的分类

采用电子管或高频设备，常用频率：200～300KHz，淬硬层深度为0.5～2mm，适用于小直径轴类和小模数齿轮的淬火。

采用中频发电机组或可控硅变频器，常用频率：2.5～10KHz。淬硬层深度为2～8mm，适用于较大直径的轴和齿轮的淬火。

采用工频发电机，常用频率为50Hz，淬硬层深度为10～15mm，适用于大直径轴类的淬火，直径一般在300mm以上，如轧辊、火车轮等。

①高频淬火②中频淬火③工频淬火第七页，共二十二页，2022年，8月28日3）感应加热表面淬火的特点①加热速度极快，温度高于一般淬火温度；②奥氏体晶粒不易长大，工件表层易得到细小的隐晶马氏体；③工件表层存在残余压应力，疲劳强度较高；④

工件表面质量好；不易氧化、脱碳、心部组织无变化，变形小。⑤生产效率高，便于实现机械化、自动化。淬硬层深度也易于控制。但设备贵，维修调整困难，不适用单件生产。

第八页，共二十二页，2022年，8月28日

化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。6、表面化学热处理井式渗碳炉第九页，共二十二页，2022年，8月28日与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。化学热处理是获得表层硬度高、心部韧性好的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮等。

可控气氛渗碳炉渗碳回火炉第十页，共二十二页，2022年，8月28日1）渗剂的分解

分解的同时释放出活性原子。如：渗碳2CO→CO2+[C]

氮化2NH3→3H2+2[N]2）工件表面的吸收:

活性原子向固溶体溶解或与钢中某些元素形成化合物。3）原子向内部扩散。氮化扩散层（1）化学热处理的基本过程第十一页，共二十二页，2022年，8月28日渗碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。含0.1～0.25%C的低碳钢或低碳合金钢。

（2）渗碳

渗碳用钢渗碳后的机车从动齿轮

渗碳是将低碳钢置于渗碳介质中，加热至900～950°C保温，使碳原子渗入工件表层的热处理工艺，

常用的渗碳方法气体渗碳固体渗碳第十二页，共二十二页，2022年，8月28日气体渗碳法示意图

将工件置于密封的气体渗碳炉内，通入渗碳剂并加热到900℃～950℃，使钢在气体渗碳剂中进行渗碳。CH44H+[C]CO22CO+[C]CO+H2H2O+[C]1）气体渗碳

含碳气体分解产生CO、CO2、CH4、H2等混合气氛，通过反应产生活性碳原子[C]。形成0.5～2mm的渗碳层

气体渗碳易实现机械化，渗碳质量容易控制。第十三页，共二十二页，2022年，8月28日固体渗碳示意图

将工件和固体渗碳剂装入渗碳箱中，用盖子和耐火泥封好，然后放在炉中加热至900℃～950℃，保温足够长时间，得到一定厚度的渗碳层。

2）固体渗碳零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱第十四页，共二十二页，2022年，8月28日

固体渗碳剂通常由木炭与催渗剂（BaCO3或Na2CO3）组成BaCO3BaO+CO2CO2

+C（木炭）2CO2COCO2

+[C]（渗入钢中）

反应如下：

与气体渗碳相比，因体渗碳生产率低，质量不易控制。固体渗碳设备简单，投资少，容易实现，常件小批量生产。第十五页，共二十二页，2022年，8月28日3）渗碳层成分、组织及厚度渗碳层一面的含碳量在0.85～1.05%范围内渗碳后的组织：P+Fe3CⅡPP+FF+P过共析组织共析组织亚共析组织原始组织渗碳后的组织示意图表层心部第十六页，共二十二页，2022年，8月28日4）渗碳后的热处理①直接淬火法：操作简单，成本低，生产率高，仅用于本质细晶粒钢或性能要求不高的零件。一次淬火法：心部组织可细化，适用于本质细晶粒钢，较重要的零件。淬火后热处理示意图第十七页，共二十二页，2022年，8月28日

该工艺复杂、成本高、效率低、变形大，仅用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零件。

第一次淬火加热至心部的Ac3以上30～50°C，目的是细化心部组织，同时消除表层的网状碳化物。二次淬火加热至表面的Ac1以上30～50°C

，使渗层获得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获得高强度和高耐磨性。③二次淬火法：温度/°C淬火后热处理示意图第十八页，共二十二页，2022年，8月28日热处理后的组织和性能渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的心部组织表层：高碳回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体，58～64HRC心部：铁素体＋屈氏体＋低碳回火马氏体，30～45HRC第十九页，共二十二页，2022年，8月28日（3）渗氮

渗氮是将氮元素渗入工件表层的化学热处理方法，主要有气体渗氮和离子渗氮。1）气体渗氮：将氮化零件置于专用的炉内，并通人氨气，加热后氨气产生如下反应产生活性氮原子。

2NH3→3H2+2[N]

氮化处理温度约为500～570℃，活性氮原子被钢件表层吸收，并与合金元素形成各种氮化物，保温20h～50h，可获得0.3～0.5mm的氮化层。氮化层呈白亮色。氮化层组织第二十页，共二十二页，2022年，8月28日①氮化件表面硬度高（1000-1200HV），耐磨性高。②表面存在压应力，疲劳强度高。③氮化温度低，氮化后不需进行热处理。工件变形小。经氮化的缝纫机零件经氮化的机车曲轴氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。2）氮化的特点及应用④表层形成的氮化物化学稳定性高。。

耐蚀性好。第二十一页，共二十二页，2022年，8