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文档简介
冶金教程表面处理22/07/20231第1页,课件共38页,创作于2023年2月INDEX索引1–Heattreatmentsofsteels钢的热处理-Annealing退火-Normalizing正火-Quenching淬火-Tempering回火-StressRelieving应力消除
2–SurfaceThermoChemicalTreatmentsofsteels钢的表面热-化学处理-CaseHardening表面硬化-Nitriding
滲氮3-ProtectionSurfaceTreatmentsofsteels钢的表面保护处理-Phosphating磷化-ZincPlating(Galvanizing)andDacromet镀锌与Dacromet-ChromePlating镀铬22/07/20232第2页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofSteels钢的热处理1-ANNEALING退火FerriteandPearlite(globular)铁素体与珠光体(球状)2-NORMALIZING正火FerriteandPearlite(lamellar)铁素体与珠光体(薄片状)
3–QUENCHING(Hardening)淬火(淬水)Martensite,Bainite马氏体,贝氏体4-TEMPERING回火TemperingMartensite(Sorbite)马氏体回火(富氮碳钛矿)5–STRESSRELIEVING消除应力Martensite马氏体6–SURFACEHARDENING(Quenching+Tempering+SurfaceQuenching+StressRelieving) 表面硬化(淬火+回火+表面淬火+消除应力)7–DIFFUSIONTHERMOCHEMICALTREATMENTS(CaseHardening,Nitriding)
渗透热-化学处理(表面硬化与渗氮)22/07/20233第3页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofSteels钢的热处理TimeTemperature°C温度AC3AC1ga+gaNormalizing正火Quenching淬火MSTempering回火Annealing退火StressRelieving消除应力22/07/20234第4页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofSteels钢的热处理TimeTemperature°CAC3AC1ga+gaMSMFQuenching+Tempering淬火+回火22/07/20235第5页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofSteels钢的热处理Steel38NiCrMo4钢38NiCrMo4Workmanshipannealing:工艺退火-austenitizing850°Cfor1hour,furnacecooling.奥氏体化850°C一个小时,炉冷Microstructure:Ferrite-Pearlitewithglobularpearlite显微组织:铁素体-球状珠光体BrinellHardnessHB=180布氏硬度HB=180UltimateStrengthR=635N/mm2
极限强度R=635N/mm2
22/07/20236第6页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofSteels钢的热处理Steel38NiCrMo4Normalized:austenitizing860°Cfor30’,aircooling(outoffurnace)正火:奥氏体化860°C30分钟,空冷(在炉外)Microstructure:Ferrite-Pearlitewithlamellarpearlite.显微组织:铁素体-薄片状珠光体。RockwellHardnessHRC=20洛氏硬度HRC=20UltimateStrengthR=770N/mm2极限强度R=770N/mm2YieldStrengthRS=600N/mm2A5=20%
屈服强度RS=600N/mm2A5=20%ToughnessKCU=200Joules韧性/刚性KCU=200Joules22/07/20237第7页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofSteels钢的热处理Steel38NiCrMo4Quenching:austenitizing860°Cfor30’,oilcooling淬火:奥氏体化860°C30分钟,油冷Microstructure:AcicularMartensite.显微组织:针状奥氏体RockwellHardnessHRC=55洛氏硬度HRC=55UltimatestrengthR=1980N/mm2极限强度R=1980N/mm2YieldstrengthRS=N.D.A%=N.D
屈服强度RS=N.D.A%=N.DKCU=N.D.22/07/20238第8页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofsteels钢的热处理Steel38NiCrMo4Quenching:austenitizing860°Cfor30’,saltbathat330°Cfor1hour,aircooling淬火:奥氏体化860°C30分钟,在330°C盐浴一个小时,空冷Microstructure:Bainite显微组织:贝氏体RockwellHardnessHRC=42洛氏硬度HRC=42UltimateStrengthR=1347N/mm2极限强度R=1347N/mm2YieldStrengthRS=1200N/mm2A5=15%屈服强度RS=1200N/mm2A5=15%KCU=130
Joules22/07/20239第9页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofsteels钢的热处理Steel38NiCrMo4Quenching:austenitizing860°Cfor30’,oilcooling淬火:奥氏体化860°C30分钟,油冷Stressrelieving:200°Cfor2hours消除应力:200°C达2个小时Microstructure:AcicularMartensite显微组织:针尖状马氏体RockwellHardnessHRC=52洛氏硬度HRC=52UltimatestrengthR=1820N/mm2
极限强度R=1820N/mm2YieldStrengthRS=1550N/mm2A5=8%屈服强度RS=1550N/mm2A5=8%KCU=30Joules22/07/202310第10页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofsteels钢的热处理Steel38NiCrMo4Quenching:austenitizing860°Cfor30’,oilcooling.淬火:奥氏体化860°C达30分钟,油冷Tempering:600°Cfor2hours回火600°C达2小时Microstructure:TemperedMartensite(Sorbite).显微组织:回火马氏体(富氮碳钛矿)RockwellHardnessHRC=32洛氏硬度HRC=32UltimateStrengthR=1050N/mm2极限强度R=1050N/mm2YieldStrengthRS=900N/mm2A5=14%屈服强度RS=900N/mm2A5=14%KCU=120Joules22/07/202311第11页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentofsteels钢的热处理22/07/202312第12页,课件共38页,创作于2023年2月Heat
Treatmentsofsteels钢的热处理22/07/202313第13页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofsteels钢的热处理22/07/202314第14页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofsteels钢的热处理22/07/202315第15页,课件共38页,创作于2023年2月HeatTreatmentsofsteels钢的热处理22/07/202316第16页,课件共38页,创作于2023年2月SurfaceHardening表面处理Surfacehardening(inductionhardening)oncrankshaft对曲轴的表面处理(感应淬水)22/07/202317第17页,课件共38页,创作于2023年2月
DIFFUSIONTHERMOCHEMICALTREATMENTS
渗透热化学处理Withthediffusionthermochemicaltreatmentisobtainedthemodificationofthesuperficialcharacteristicsofamaterialbythediffusion(troughthesurface)ofanalloyingelement.ForthesteelsthemorediffusedtreatmentsaretheCaseHardeningandtheNitriding.通过渗透(经表层)合金元素而改善材料的表面特性,这就被称为渗透热化学处理。对于钢来说,渗透力较为明显的是表面硬化(渗碳)以及渗氮。1
-CaseHardening:表面硬化(渗碳)SolidCaseHardening(intoabox)固体表面硬化(在箱子中)(固体渗碳)LiquidCaseHardening液体表面硬化(液体渗碳)GasCaseHardening气体表面硬化(气体渗碳)2-Nitriding:渗氮GasNitriding气体渗氮IonicNitriding离子渗氮22/07/202318第18页,课件共38页,创作于2023年2月CaseHardening表面硬化22/07/202319第19页,课件共38页,创作于2023年2月CaseHardening表面硬化22/07/202320第20页,课件共38页,创作于2023年2月Case
Hardening表面硬化22/07/202321第21页,课件共38页,创作于2023年2月CaseHardening表面硬化Rockerarmsofanengine4Strokes4Valves:steel16CrNi4cementedandchromeplated(whitelayer).4冲程4气门的发动机的摇臂:钢16CrNi4接合层与镀铬层(白色层)Thecementedlayer(darkercolour)isunderofthelayerofhardchrome.结合层(较暗色)处于硬铬层之下Atcorecouldbenoticedatypicalmartensiticstructureobtainablebyquenchingalowcarbonsteel.在芯部可以看到有因低碳钢淬火而产生的典型的马氏体组织。x20022/07/202322第22页,课件共38页,创作于2023年2月Casehardening硬化Rockerarmsofanengine4Strokes4Valves:steel16CrNi4cementedandchromeplated(whitelayer).4冲程4气门的发动机的摇臂:钢16CrNi4接合层与镀铬层(白色层)Thecementedlayer(darkercolour)isunderofthelayerofhardchromeanditshowsacrackduetoalocalizedoverheatingcausedbyawronggrindingoperation.接合层(较暗色)处于硬铬层之下.
因为磨削而导致局部过热,造成一道裂痕。Thecementedlayerappearsalteredinthesuperficialside(ofdarkercolour)接合层在表面的一侧似乎改变了(较深色的)X50022/07/202323第23页,课件共38页,创作于2023年2月Casehardening表面硬化CaseHardeningSteel16CrNi4表面硬化钢16CrNi4Carburizing:900°Cfor10hours,渗碳:900°C10个小时Quenching:800°Cinoil,淬火:800°C油淬Stressrelieving:150°Cfor2hours.消除应力:150°C2小时Aircooling.空冷SurfaceHardnessHRC=65表面硬度HRC=65SurfaceMicrostructure:thinmartensite表面显微组织:薄的马氏体22/07/202324第24页,课件共38页,创作于2023年2月Casehardening表面硬化CaseHardeningSteel16CrNi4表面硬化钢16CrNi4Samespecimenthantheprecedentphotographbutatcore除了芯部外,与之前的图片是一样的样本CorehardnessHB=327(HRC=35)芯部硬度HB=327(HRC=35)Microstructure:acicularmartensitewithferriteislands显微组织:含铁素体岛的针状马氏体22/07/202325第25页,课件共38页,创作于2023年2月Casehardening表面硬度CaseHardeningSteel16CrNi4表面硬度钢16CrNi4Materialsubmittedtogascasehardening,汽油表面硬度处理材料quenchedinoilfrom840°Candstressrelieved180°Cfor2hours从840°C进行油淬,并且180°C消除应力2个小时SurfaceHardnessHRC=58表面硬度HRC=58SurfaceMicrostructure:MartensitewithretainedAustenite(5-6%)表面显微组织:残余奥氏体(5-6%)+马氏体22/07/202326第26页,课件共38页,创作于2023年2月Casehardening表面硬度22/07/202327第27页,课件共38页,创作于2023年2月Nitriding渗氮22/07/202328第28页,课件共38页,创作于2023年2月Nitriding渗氮NitridingSteel41CrAlMo7(nometallographicetching)渗氮钢41CrAlMo7(无金相侵蚀)Quenchedinoilfrom880°C,temperedat550°Cfor3hours.从880°C油淬,550°C回火3个小时Nitriding:530°Cfor50hoursindissociatedammonia.渗氮:在离解氨中50小时530°CSurfaceHardnessHV=1000表面硬度HV=1000Youcouldseethesurfacelayerofsurfacenitridesofironandchromesayings"whiteblanket.”从铁与铬渗氮表面的表面层,你可以感受到这么句俗语“白毯子”x50022/07/202329第29页,课件共38页,创作于2023年2月Nitriding渗氮NitridingSteel41CrAlMo7(metallographicetching)渗氮钢41CrAlMo7(金相腐蚀)Quenchedinoilfrom880°C,
Temperedat550°Cfor3hours.从880°C油淬,550°C回火3个小时Nitriding:530°Cfor50hoursindissociatedammonia.渗氮:在离解氨中50小时530°CSurfaceHardnessHV=1000表面硬度HV=1000SubSuperficialMicrostructure:nitridesofironandchromelatticeintoSorbitematrix.表面下层金相组织:铁和铬渗氮后晶格为富碳氮钛矩阵.22/07/202330第30页,课件共38页,创作于2023年2月Nitriding渗氮NitridingSteel41CrAlMo7渗氮钢41CrAlMo7Samespecimenthantheprecedentphotographbutatcore除芯部外,与之前的图片的样本一样CoreHardnessHRC=38芯部硬度HRC=38Microstructure:TemperedMartensite(Sorbite)显微组织:回火马氏体(索氏体)22/07/202331第31页,课件共38页,创作于2023年2月Phosphating磷化ThePhosphatingisasuperficialtreatmentprotectionthatconsistsofthecoverthesurfaceofasteelmanufacturedarticlebyacompactlayerofPhosphatesofZincandManganese.磷化是属于一种对表面进行保护的处理。就是在机器制成品的表面覆盖一层密致的磷酸锌和磷酸锰。Therearethephosphatingagainsttherust(FFARZ,phosphatesofzincandiron)andthephosphatingagainsttheseizure(FF-AG,phosphatesofmanganeseandiron).磷化防锈(FFARZ,磷化锌与磷化铁)和磷化防seizure(FF-AG,磷化锰与磷化铁)Boththetreatmentsconsistoftheimmersionofthefinishedpiece(andpolishedupinsurface)inabathofmeltphosphorussaltswithopportuneadditionsofoxidantandcatalystsagents.两种处理都是将完成的料件(表面有打磨)浸入盛有溶化了的磷酸盐的池中并适当的添有氧化物与催化剂.Theprocesshascompletedbya"passivation"thatconsistsoftheimmersionofthepieceinoilofpeculiarcharacteristics;forthehighstrengthsteelsisadvisableacarefuldehydrogenation(180°Cx2h)withinfourhoursfromthetreatment.
此过程由“钝化”得以完成,就是将料件浸入有着特殊特点的油中;对于高强度的钢,建议在进行了此处理的4个小时时进行精心的脱氢作用(180°Cx2h)Tochecktheuniformityofthelayersisappliedtobriefexposuresinsaltspraytest(60');24-48hoursifoiled.为了检测层的均匀,在盐雾测试中(60‘)将其短时暴露;如果浸油的话,24-48小时22/07/202332第32页,课件共38页,创作于2023年2月ZincPlatingandDacromet镀锌与DacrometThezincisamaterial"fewernoblethantheiron"andaccordinglywhenthetwomaterialsaresimultaneouslyinpresenceofanaggressiveagentthezinccorrodesforfirst;inthiswayuntilthereiszincthesteeltoitjoineddoesnotcomecorroded.锌的抗腐能力不及铁,因此当这两种物质同时遇到较富侵略性的物质时,锌会首先受到腐蚀,inthiswayuntilthereiszincthesteeltoitjoineddoesnotcomecorroded.ForthisreasonhasbeeninventedthetechnicalofZincPlatingthatconsistsofthecoveramanufacturedarticleofsteelwithathinlayerbutuniformandcompactofpurezinc.基于以上原因,就发明了利用其特性的镀锌,就是在机器制成品的钢的表面覆盖一层薄,均衡与密致的纯锌涂层。AccordingtothetechnologyofdepositionarespokenaboutDeepGalvanization(immersionofthemanufacturedarticleinabathoffusedzinc)andofElectrolyticGalvanization(immersioninaelectrolyticbathanddepositionofthezincbymeansofpassageofcurrentelectric);inthiscasethehighstrengthsteelsmustbesubjectedtodehydrogenationheattreatment.根据所说及的深层镀锌(将机器制成成品浸入有溶化锌的池中)及其电解镀锌(沉浸在电解池,通入电流,产生锌沉积物)的沉积物的工艺,在这种情形下,要获取高强度的钢就要通过脱氢热处理。Intheapplicationsofourinterestispreponderanttheuseoftheelectrolyticgalvanizationwithfilmofzincwiththicknessfrom7to15microns,followedbypassivationofthezincinwaytoincreasetheresistancetotheatmosphericoxidation.基于工业上的效益考虑,较常用的是厚度为7-15微米的电镀锌膜,随后是锌的钝化,以此来增强抗氧化性。22/07/202333第33页,课件共38页,创作于2023年2月ZincPlatingandDacromet镀锌与达可罗AnevolutionoftheprocessofgalvanizationistheDacrometthatconsistsofthesuperficialdepositionofmetalliczincthroughanorganicvarnish.镀锌工序的发展称为Dacromet.是通过一层有机清漆而产生表面的金属锌的沉积。Thetreatmenthasperformedforimmersionfollowsfromcentrifugal(attheendofremovetheexcessofvarnish)andfollowingpassivation.此处理是将料件沉浸与离心(最终去除过多的清漆),然后钝化。Thetreatmentofdacrometismoreexpensivethanthegalvanizationbutinremunerationdonotrequiredehydrogenationanditallowsofdoublethetimesofresistanceinsaltspraytest.Dacromet处理比镀锌昂贵但是其好处是不再需要进行脱氢且可以在盐雾试验中耐腐蚀时间增加一倍Forthegalvanizationthatforthedacrometthepassivationhappensbyimmersionofthepiecesinbathsofsaltsofchromicions,extremelydangerousforwhomheperformsthetreatmentsandonthewayofhavesetoutlaw.
钝化工序就是将料件浸入在有铬离子的盐池中。如果没有按要求操作的话,操作员会处于很危险境况中。22/07/202334第34页,课件共38页,创作于2023年2月Chromeplating镀铬TheChromePlatingsaretreatmentusedforconferorabetterwearresistance(HardChromePlating)ora
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