第四章 钢的热处理

1、第四章 金属材料热处理 ( Heat Treatment of Steel ),概述 钢的普通热处理工艺 钢的表面热处理工艺 机械制造过程中的热处理,第一节 概述,1、热处理: 是指将金属材料(钢)在固态下加热、保温和冷却, 以改变钢的组织结构, 获得所需要性能的一种工艺.,为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温度时间坐标绘出热处理工艺曲线。,2、热处理特点: 热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。,3、热处理适用范围:只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。,2.热处理的主要目的:改变钢的性能。,3.热

2、处理的应用范围:整个制造业。,4.热处理的分类,热处理,普 通 热处理,表 面 热处理,退火;正火; 淬火;回火;,表面淬火,化 学 热处理,感应加 热淬火,火焰加 热淬火,渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;,一.钢的退火(Annealing of steel),一)定义: 把钢加温到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却后（通常随炉冷却），获得接近于平衡组织的热处理工艺,二)目的: 消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理 作好组织准备。,退火,（1）完全退火,工艺规范：加热温度，Ac3+3050 保温时间；据零件大小，装炉量多少和加热方式而定 冷却方式：随炉冷却，实际应用为了缩短生产周期，

3、冷至600后往往出炉空冷。 主要 适用于亚共析钢.将其加热到Ac3+3050使钢材完全奥氏体化 ,缓慢冷却后获得接近于平衡状态的珠光体组织.使热加工过程中造成的粗大不均匀组织均匀细化,降低硬度,提高塑性,改善加工性能,消除内应力. 缺点:所需时间较长,生产率低。特别是某些奥氏体化比较稳定的合金钢，退火时间长达几十小时以上，所以一般对合金钢大件常采用等温退火工艺。,将钢件加热保温后，较快地冷却到珠光体转变的温度范围内，等温保持到奥氏体全部转变为珠光体组织，然后出炉空冷。,等温退火与完全退火目的相同，但等温退火可以通过控制等温温度，更快地获得所需要 的均匀组织和性能，退火效果好，大大缩短了退火时间

4、。,（2）球化退火,、工艺规范：加热温度 ：Ac1+1030 、保温时间：以充分使二次渗碳体球化为原则。 、冷却方式：经过保温后采用空气中冷却。 使用于共析钢和过共析钢。 、球化原因 ：使钢中的网状二次渗碳体和珠光体中的片状渗碳体球化，降低材料硬度，改善切削加工性，为最终热处理做准备。 球化退火 保温时间较长，以保证二次渗碳体球化。为了获得较好的球化效果，对于含碳量高、网状渗碳体严重的钢，应在退火前用正火消除网状渗碳体。,T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500 ,（3）扩散退火,、工艺规范： 加热温度： Ac3+150200 以上（10501150 ），长时间保温（1015h）后随炉冷却。

5、 主要使用合金钢大型铸、锻件。目的是为了消除其化学成分的偏析和组织的不均匀性。 缺点：扩散退火容易使钢的晶粒粗大，影响力学性能， 因此，一般扩散退火后仍需进行完全退火或正火，以细化扩散退火中因高温和长时间的保温所产生的粗大组织。,（3）、去应力退火,、工艺规范：加热温度：Ar1以下，通常为Ar1以下，一般为 500 650，充分保温后缓慢冷却至200出炉空冷。 去应力退火 加热温度低，在退火过程中无组织变化。目的是为了消除毛坯 和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的变形和开裂倾向。 、保温时间：一般保温时间都较短 、冷却方式：随炉缓冷至200左右出炉。,把零件

6、加温到Ac3（亚共析钢）或Accm以上3050,保温一段 时间，然后在空气中冷却。 目的： （1）对普通碳、低合金钢和力学性能要求不高的结构件，可 作为最终热处理。 （2）对低碳素钢用来调整硬度，避免切削加工中“粘刀”现象，改善切削性能 （3）对共析钢、过共析钢用来消除网状二次渗碳体，为球化退火作好组织准备。 正火比退火加热温度高，冷却速度快，冷却后组织中铁素体量少，珠光体弥散度大，得到的索氏体组织比退火的珠光体组织细，故正火比退火具有较高的力学性能。同样的钢件在正火后强度和硬度比退火后高,二、 正火,另外，正火生产周期短，生产效率高，操作简便，经济性好。低碳钢含碳量少，经过正火处理后的强度和

7、硬度与退火后的差不多，所以在条件允许的情况下，尽量采用正火。,四) 工艺参数:,三、淬火,把钢材加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢和过共析钢）以上3050，经过保温后在冷却介质中水）迅速冷却，得到以马氏体和贝氏体为主的的热处理工艺。淬火的目的：提高钢的力学性能，强化材料。 例如：过共析钢退火后硬度为25HRC，而淬火后为62HRC。 淬火工艺的选择对淬火工件的质量影响较大。 淬火工艺的选择对淬火工件的质量影响较大，如果选择不当，容易使淬火件力学性能不足或产生过热，马氏体晶粒粗大和变形开裂等缺陷，严重的会造成零件报废。因此，对淬火工艺提出更为严格的要求,一、淬火温度和加热时间,碳钢 亚共析

8、钢,淬火温度为Ac3+3050。 淬火后的组织为均匀细小的马氏体。,加热温度小于 Ac3。淬火组织为马氏体和铁素体，强度、硬度低。,加热温度大于 Ac3。将导致马氏体晶粒粗大并引起工件变形。, 过共析钢 淬火温度: Ac1+3050. 淬火组织: M+Fe3C颗粒+A。,T12钢（含1.2%C）正常淬火组织,温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大、A量增多。使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。,2、合金钢 由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。 亚共析钢淬火温度为Ac3+ 50100。 共析钢、过共析钢淬火

9、温度为Ac1+50100。,钢坯加热,五)淬火加热时间 ( ) 的选择:, = K D,冷却是决定钢的淬火质量的关键。根据 Vk CCT曲线可知，冷却速度必须大于临界冷却速度才能获得全部进行马氏体转变，但冷却速度过快又不可避免地造成很大内应力，使工件产生变形和开裂。,二、淬火介质,理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小,内应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火介质。 常用淬火介质是水和油. 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。,油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火

10、介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.,2.常用的淬火冷却介质,三、淬火方法,采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。 1、单液淬火法 加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。,2、双液淬火法 工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷. 优点是冷却理想，缺点是不易掌握。用于形状,复杂的碳钢件及大型合金钢件。,3、分级淬火法 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。,可减少内应力，用于小尺寸工

11、件。,盐浴炉,4、等温淬火法 将工件在稍高于 Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小. 适用于形状复杂及要求较高的小型件。,1.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（ ）。 A随炉冷却 B在风中冷却 C在空气中冷却 D在水中冷却 2.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（ ）。 A随炉冷却 B在油中冷却 C在空气中冷却 D在水中冷却 3.完全退火主要用于（ ）。 A亚共析钢 B共析钢 C过共析钢 D所有钢种,4.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间

12、，然后采用的冷却方式是（ ）。 A随炉冷却；B在油中冷却 ； C在空气中冷却 D在水中冷却 5亚共析钢加热到AC1AC3之间某温度，水冷后组织为 . A 马氏体+珠光体；B 马氏体+铁素体；C 马氏体+残余奥氏体；D 铁素体+渗碳体 6常用淬火冷却介质有 、 、 、和 。 7常用淬火方法有 淬火、 淬火、 淬火和 淬火。 8. 含碳量为0.4%的碳钢分别经过退火、正火和淬火后，那种工艺处理后钢材的硬度最高，那种工艺处理后硬度最低？,7确定碳钢淬火加热温度的基本依据是 - A C曲线 B FeFe3C相图 C 钢的Ms 线 D CCT曲线 判断正误 1.过共析钢完全退火后能消除网状渗碳体。 2.

13、 完全退火主要应用于过共析钢。 3.去应力退火的温度一般在500650,因此退火过程是没有相变的。 4去应力退火可以细化钢的晶粒。 5钢的含碳量愈高，淬火加热温度愈高。 简答题 1在C曲线上画出常用的几种淬火方法，并说明单液淬火方法的优缺点。,四.钢的回火 ( Tempering of steel ),为什么钢要进行回火？ 钢在淬火后一般很少直接使用，因为淬火后的组织马氏体和残余奥氏体，马氏体虽然强度、硬度高，但塑性差，脆性大，在交变载荷和冲击载荷作用下极易断裂；此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，产生体积变化而导致工件变形。因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用。 回火的定义

14、一)定义: 把淬火后的零件重新加热到低于Ac1的某个温度,保温一段时间,然后冷却到窒温的热处理工艺。,二)回火的目的: 1.消除内应力 钢在淬火后，存在较大的内应力，加上淬火马氏体性能较脆时，容易出现开裂，有的零件淬火当时未裂，在大的内应力作用下，放置或稍有受力就开裂。利用回火可以消除或减小内应力，达到防止以后变形开裂。 2.稳定组织和尺寸 淬火后的组织为马氏体加残余奥氏体，它们都是不稳定组织，使用过程中温度发生变化，它们都会发生转变，会带来零件的尺寸和性能的变化。利用回火让可能的变化的热处理时发生，得到的亚稳组织在使用过程中不再发生变化，达到稳定零件的组织性能和尺寸。,3.调整性能 淬火后得

15、到的马氏体在含碳量较高时，材料的硬度高，脆性大，通过回火处理，控制回火的温度和时间，达到需要的强度、塑性和韧性。,未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火,1. 淬火钢回火过程中的组织变化 淬火后的组织为马氏体+残余奥氏体，都是不稳定组织，本身有向稳定组织转变的趋势，回火过程加热和保温加速这一过程的发展。,（1）马氏体的分解（200以下） 回火温度100时，钢的组织和体积无变化。100-200加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出-碳化物(- FeXC)，使马氏体过饱和度降低，正方度降低。析出的-碳化物具有密排六方晶格，它是以细片状分布在马

16、氏体基体上，其数量随钢中含碳量增多而增多。这种弥散的-碳化物和与它保持共格联系的低碳马氏体称回火马氏体，用M回表示。,二）回火组织变化及性能变化,2残余奥氏体的分解（200300） 残余奥氏体也是不稳定组织,由于温度升高,碳原子的扩散速度加快和马氏体不断分解,造成体积缩小,减少了对残余奥氏体的压力,促使残余奥氏体发生分解。 残余奥氏体从200开始分解，到300左右分解基本完成。 200300是下贝氏体转变温度范围，残余奥氏体转变为与回火马氏体近似的下贝氏体。 回火马氏体的组织与下贝氏体非常相像，难以区分,统一称为回火马氏体。,3. 渗碳体的形成（250400） 在250 以下由马氏体和残余奥氏

17、体分解生成的碳化物和较低程度的过饱和固溶体,随着温度升高进一步发生转变。 由于碳原子析出、扩散能力增强,过饱和固溶体含碳量下降至正常含碳量,由体心正方晶格变为体心立方晶格,即铁素体。 而亚稳定状态的碳化物也逐渐转变为稳定的细颗粒状的渗碳体。碳化物和母相的共格关系消失， 固溶体与渗碳体各形成自己的界面，导致了内应力的大量消除。此阶段所形成的组织为铁素体与极细粒状渗碳体的混合物，即回火托氏体。,4渗碳体的聚集长大（400以上） 回火托氏体中的铁素体晶体内位错密度很高，还没有完全失去其马氏体形态。 当温度继续升高，内部组织发生回复和再结晶转变时，产生位错密度较低的铁素体等轴状晶粒，而渗碳体也不断聚集

18、长大，固溶强化作用逐渐减弱。 回火温度越高，渗碳体质点越大，弥散度越小，则钢的硬度和强度越低，塑性、韧性越高。此时的组织主要是回火索氏体”,从低温到高温的回火过程中，钢在100-200回火时产生的主要变化是马氏体的含碳量降低（马氏体分解）； 在200-300回火时，主要变化是残余奥氏体分解； 在300-400回火时，主要是渗碳体的全部析出及内应力基本消除； 在400以上回火时，是渗碳体聚集粗化（碳化物尺寸增大）, 回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。,其原因是由于回火温度的提高，产生马氏体分解，渗碳体析出和聚集长大，固溶强化消失，弥

19、散强化减弱，内应力消除过程而形成。 回火组织与过冷奥氏体直接分解的组织的区别： 回火组织与过冷奥氏体直接分解的组织相比，均具有较优的性能。在硬度相同时，回火托氏体与回火索氏体比托氏体、索氏体具有较高的强度、塑性和韧性。 其主要原因是过冷奥氏体直接分解出来的渗碳体是片状渗碳体，而回火组织转变的是颗粒状渗碳体。片状渗碳体在受力时容易产生应力集中，形成裂纹和具有较大的脆性，所以受交变应力和冲击作用的重要零件应采用淬火和高温回火处理，以获得较高的力学性能。,根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。,淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质.,回火工艺及应用,回火马氏体组织金相图,回火屈氏体组织金相

20、图,回火索氏体组织金相图,回火脆性,淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢通过该温度区间的脆化现象，即在此温度区间产生的组织，其冲击韧性反而显著降低，这种现象称为回火脆性。,回火脆性,第一类回火脆性：又称不可逆回火脆性或低温回火脆性，是淬火钢在300 左右回火时所产生的回火脆性。,第二类回火脆性：又称可逆回火脆性或高温回火脆性，是含有Ni、Cr、Mn的钢淬火后，在脆化温度（450550）回火，或经更高温度回火后缓慢冷却通过脆化温度区所产生的脆性。这种脆性可通过高于脆化温度的再次回火后快冷以消除，消除后如再次在回火温度区回火，或更高温度回火后缓慢冷却通过脆化温度区，则重复出现。,第一类回火脆性

21、产生的原因：钢材在此温度范围内，碳化物沿马氏体的晶界析出并不断增厚，割裂了基体的连续性使钢的韧性下降，所有钢几乎都存在第一类回火脆性，第一类回火脆性不易消除，应避免在此温度区回火。但可用更高温度的回火提高韧性，以后再次在300 回火则不再重复出现。,第二类回火脆性产生的原因：钢中Ni、Cr、Mn等合金元素本身在回火时易产生晶界偏析，而且还促使其他杂质元素偏聚在晶界，造成高温回火脆性。第二类回火脆性仅在部分材料中发生，且回火后采用快速冷却可以抑制其发生，也称可逆回火脆性。对具有第二类回火脆性的钢在高温回火后必须采用快速冷却或加入合金元素W、Mo、Nb消除或减弱回火脆性。,1. 在钢的回火时，随着

22、回火温度的升高，淬火钢的组织转变可以归纳为以下四个阶段：马氏体的分解，残余奥氏体的转变，（ ），（ ）。 2. 钢的高温回火的温度范围在（ ），回火后的组织为（ ）。 3. 钢的低温回火的温度范围在（ ），回火后的组织为（ ）。 4.钢的高温回火的温度为（ ）。 A500 B450 C400 D350 5.钢的中温回火的温度为（ ）。 A350 B300 C250 D200 6.钢的低温回火的温度为（ ）。 A400 B350 C300 D250,7.可逆回火脆性的温度范围是（ ）。 A150200；B250300；C400550；D550650 8.不可逆回火脆性的温度范围是（ ）。 A15

23、0200；B250300；C400550；D550650 9.调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 10. 在生产中，习惯把淬火和高温回火相结合的热处理方法称为预备热处理。 11.淬火后的钢在回火时，回火温度越高，其强度和硬度越高。 2某钢材调质处理与正火后性能比较，硬度相当，为什么调质处理后的强度、塑韧性更好？,六、钢的淬透性,1.淬透性的概念,淬透性 是指在规定的淬火条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。通常用在规定的淬火条件下（工件尺寸、淬火介质）所能获得的淬硬层深度来表示。 同样形状和尺寸的工件，在同样加热和冷却条件下淬火，由于钢种类不同，淬硬层的深度也不同。它是一种材料特

24、性，与零件的尺寸和淬火工艺无关。同样淬透性的钢，用不同冷却方法得到的淬硬层深度是不一样的 。,淬硬层深度 当试样尺寸较大时，从表面向内冷却速度逐渐减小，当冷却速度低于Vk，就不能得到全部马氏体，随着深度的加深，马氏体的数量愈来愈少，得到一定的深度后，冷却速度低于Vk，根本不能发生马氏体相变。 所以大尺寸试样想全部得到马氏体是不可能的，随着马氏体数量的减少，对应的硬度也不断下降，通常把淬火钢从表面到马氏体组织占50处的距离成为淬硬层深度。实际淬硬层的深度除了与材料本身有关外，还与试样的大小、冷却方式有密切的关系。,淬透性与淬硬层深度之间的关系 两者之间并不是同一概念，钢的淬透性是钢材本身固有的属

25、性，它不受其他外部工艺条件的影响，而钢的淬硬层深度虽然取决钢的淬透性，但规定条件如果改变，淬透性高的钢材淬硬层深度不一定深。 例如,工件尺寸大,淬火冷却介质冷却能力低,即便淬透性高的钢材也很不容易获得较大的淬硬深度。因为大工件心部温度高，影响零件冷却速度。工件小，淬火介质冷却快，很容易获得较大的淬硬层深度，甚至可以全部淬透。,钢的淬硬性 是指钢在淬火时所能获到的最高硬度。淬硬性大小主要决定于马氏体的含碳量。马氏体含碳量越高则淬硬性越高。 在马氏体含碳量相同的条件下，马氏体量越多，则淬硬性越高。淬硬性是反映钢材在淬火时的硬化能力。,影响钢的淬透性的因素是钢的临界冷却速度，临界冷却速度越小，钢的淬

26、透性越大。Vk取决于C曲线的位置，C 曲线越靠右，Vk越小。因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素.,钢的含碳量。 在亚共析钢范围内，随含碳量的增加，临界冷却速度降低，钢的淬透性提高，而在过共析钢范围内，随含碳量的增加，临界冷却速度增大，钢的淬透性降低。,共析钢的C曲线最靠右， Vk越小，钢的淬透性最好,合金元素。除Co外，大多数合金元素都能增加奥氏体的稳定性，绝大部分都使C曲线右移，临界冷却速度降低，钢的淬透性提高. 钢中的未溶物质:钢中形成碳化物、氧化物和其他非金属夹杂物等未溶入奥氏体的物质,有促进奥氏体分解的作用,使临界冷却速度增大，钢的淬透性降低. 工件的截面尺寸和淬火的冷却速度

27、也影响了钢的淬硬层深度,同种材料,在同一淬火介质中,工件的截面尺寸越小,心部冷却速度越快,则淬火层深度越大.而同种材料,工件直径相同,则冷却能力大的淬火介质淬硬层深度大。,淬 透 性 的 测 试 方 法,临界直径法：钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或50%马氏体组织的最大直径（临界直径）的方法。D0与介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。 只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较，如45钢D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。,端淬实验法：,端淬实验法“国家规定试样尺寸为25100mm；水柱自由高度65mm；将钢加热奥氏体化后，迅速喷水冷却。显然，在喷水端冷

28、却速度最大，沿试样轴向的,冷却速度逐渐减小。据此，末端组织应为马氏体，硬度最高，随距水冷端距离的加大，组织和硬度也相应变化，将硬度随水冷端距离的变化绘成曲线称为淬透性曲线。,不同钢种有不同的淬透性曲线，工业上用钢的淬透性曲线几乎都已测定，并已汇集成册可查阅参考。由淬透性曲线就可比较出不同钢的淬透性大小。,淬透性与选材的关系,钢的淬透性是选择材料的重要依据之一。合理的选择材料淬透性，可以充分发挥材料的性能潜力，防止产生热处理缺陷，提高材料使用寿命。所以选择材料时应考虑以下方面：,重要零件对心部性能要求较高的，如连杆、锻模等，为保证心部的性能需要淬透，选用淬透性较高的钢；对焊接件为减小热影响区内出

29、现淬火组织，造成变形开裂，应用淬透性较低的钢为宜。 根据钢的淬透性不同，在淬火时选用合适的淬火冷却介质。 考虑工件的尺寸效应。手册中的试样性能数据是根据标准试样（尺寸较小）测试而得出的，不能直接用于大尺寸工件。在相同材料和相同淬火冷却介质的条件下，截面尺寸大的工件淬硬深度小，有时连表面也淬不硬；而截面尺寸小的工件淬硬深度大，容易全部淬透。,第五节 材料表面热处理,表面淬火 化学热处理 其它新技术,为什么要采用表面淬火？ 对于承受弯曲、扭转等交 变载荷及冲击载荷并在摩擦条件下工件的零件，如齿轮、轴类 等， 不但要求表面有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，还要求零件心部有足够的塑性和韧性，以使零件

30、的表面和心部实现良好的性能配合。 普通热处理方法不能满足这些性能要求，生产上常用表面淬火的方法。,表面淬火,表面淬火,一、 定义:是将淬火零件表层金属迅速加热至相变温度以上，而心部未加热，然后迅速冷却，使零件表层获得马氏体而心部仍为原始组织的“外硬内韧”状态。是一种不改变表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。,表面淬火所用零件材料的含碳量在0.40% 0.50%之间。含碳量过高，会增加表面淬硬层的脆性，易开裂，而心部塑性也较差。含碳量过低，表面淬硬层的硬度和耐磨性不足，不能满足要求。为了保证心部较好的塑性和韧性，在表面淬火前应进行正火或调质处理。,感应加热表面淬火示意图,5、表面淬火常

31、用加热方法 感应加热: 利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。,根据所用电流频率，感应加热分为： 高频感应加热 频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm. 中频感应加热 频率为2500-8000 Hz，淬硬层深度2-10mm。 工频感应加热频率为50Hz，淬硬层深度1015mm 因此，随着电流频率提高，淬火后工件淬硬层越薄。,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,

32、 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。,化学热处理,一、定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化 学成分和组织的热处理工艺。 而表面淬火是一种不改变表层化学成分，但改变表层组织的局部热处理工艺。,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。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。 因此， 钢经过化学热处理后，除了使工件表面硬度、耐磨性提高外，还可以使工件表面获得一些特殊性能，如耐热性、

33、耐腐蚀性。,一、化学热处理的基本过程,1、活性原子(渗剂)的产生: 在进行化学热处理时必须使化学介质受热分解而产生活性原子，只有活性原子才能渗入到零件表面，改变工件表面成分。 如：渗碳 CH42H2+C 氮化 2NH33H2+2N 2、活性原子的吸收: 活性原子必须被工件表面吸收，吸附在工件表面并进入工件表面的金属晶格中，形成固溶体或化合物。一般吸收过程是首先形成固溶体，当其温度很高时，达到饱和以后才形成化合物。所以如果金属表层材料不能与渗入元素的原子形成固溶体或化合物，则活性原子没有溶解能力，是不能吸收的。,（3）活性原子的扩散 工件表面吸收活性原子后，使表面渗入元素的浓度增大，与内部形成较

34、大的浓度差，导致渗入元素向内部进行扩散，实现原子迁移。在扩散层（渗入层）内渗入元素的浓度是不均匀的，表面浓度最高，随着离表面距离增大，浓度逐渐减少。 化学热处理进行的条件: 1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力。 2. 零件本身具有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。,二、钢的渗碳 是指向钢的表面渗入碳原子的过程。,1、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。 渗层要求（1）足够高%C，0.85-1.05； （2）合适的渗层深度，0.5-2.0mm； （3）渗层%C分布要平缓 2、渗碳用钢主要是低碳钢和低合金钢。,3)方法: 固体渗碳和气体渗碳。,气体渗碳是将工件放入井式气体渗碳炉内进行，密封后通入渗碳气体，如煤气