熱處理工藝課件

1、第三章第三章 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝熱處理方法熱處理方法熱處理熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理特殊熱處理特殊熱處理退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理火焰加熱火焰加熱感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱滲碳滲碳氮化氮化碳氮共滲碳氮共滲其他其他形變形變真空真空其他其他美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖美國能源部美國能源部(DOE) (DOE) 、金屬學(xué)會(huì)的熱處理學(xué)會(huì)、金屬學(xué)會(huì)的熱處理學(xué)會(huì)(ASM2HTS)(ASM2HTS)和和熱處理協(xié)會(huì)熱處理協(xié)會(huì)(HTI)(HTI)從從19971997年開始花了年開始花了7 7年時(shí)間的籌備年時(shí)間的籌備, ,于于200

2、42004年正式公布的美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖年正式公布的美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖( heat ( heat treating technology roadmapupdate22004 HTS treating technology roadmapupdate22004 HTS revision),revision),其目的是為了提高熱處理的生產(chǎn)技術(shù)水平和其目的是為了提高熱處理的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益, , 所以路線圖初稿所以路線圖初稿(1997) (1997) 特別標(biāo)明是針對(duì)熱處特別標(biāo)明是針對(duì)熱處理加工企業(yè)理加工企業(yè)( roadmapworkshop)( roadmapworksh

3、op)的。的。20202020年要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)年要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo), ,即節(jié)約即節(jié)約80%80%的能源的能源, ,工藝周期縮短工藝周期縮短50% ,50% ,生產(chǎn)成本降低生產(chǎn)成本降低75% ,75% ,熱處理爐使用壽命提高熱處理爐使用壽命提高1010倍倍, ,爐爐子價(jià)格降低子價(jià)格降低50% ,50% ,熱處理件零畸變熱處理件零畸變, ,零質(zhì)量分散度零質(zhì)量分散度, ,企業(yè)利企業(yè)利潤率保持潤率保持25%25%以上以上, ,和用戶保持和用戶保持1010年以上的固定協(xié)作關(guān)系年以上的固定協(xié)作關(guān)系, ,熱處理生產(chǎn)零排放熱處理生產(chǎn)零排放, ,爐襯厚度減少一半爐襯厚度減少一半, ,隔熱能力提高一隔熱能力提高一倍。倍。

4、我國熱處理現(xiàn)狀我國的熱處理行業(yè)是隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起我國的熱處理行業(yè)是隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。來的。19491949年以前年以前, ,由于連年戰(zhàn)亂由于連年戰(zhàn)亂, ,除了少數(shù)軍工企業(yè)外除了少數(shù)軍工企業(yè)外, ,基本基本上沒有機(jī)械制造業(yè)上沒有機(jī)械制造業(yè), ,當(dāng)然也就不存在熱處理行業(yè)。當(dāng)然也就不存在熱處理行業(yè)。19491949年以后年以后, ,隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展, ,在前蘇聯(lián)援建的大在前蘇聯(lián)援建的大型機(jī)械制造工廠中出現(xiàn)了現(xiàn)代化的熱處理車間型機(jī)械制造工廠中出現(xiàn)了現(xiàn)代化的熱處理車間, ,最有代最有代表性的就是長春一汽和洛陽拖拉機(jī)廠的熱處理車間。表性的就是長春一汽和洛陽拖

5、拉機(jī)廠的熱處理車間。改革開放以來改革開放以來, ,隨著機(jī)械制造業(yè)的蓬勃發(fā)展隨著機(jī)械制造業(yè)的蓬勃發(fā)展, ,熱處理行熱處理行業(yè)也得到了迅猛發(fā)展業(yè)也得到了迅猛發(fā)展, ,大廠的熱處理車間得到了更新改大廠的熱處理車間得到了更新改造造, ,小型熱處理專業(yè)廠如雨后春筍遍地開花小型熱處理專業(yè)廠如雨后春筍遍地開花, ,還出現(xiàn)了還出現(xiàn)了設(shè)備先進(jìn)、資金雄厚、管理嚴(yán)格的外資專業(yè)熱處理廠設(shè)備先進(jìn)、資金雄厚、管理嚴(yán)格的外資專業(yè)熱處理廠, ,使得我國熱處理水平有了很大提高。但是令人遺憾的使得我國熱處理水平有了很大提高。但是令人遺憾的是我國熱處理行業(yè)還存在許多問題是我國熱處理行業(yè)還存在許多問題, ,嚴(yán)重制約了我國機(jī)嚴(yán)重制約了

6、我國機(jī)械制造產(chǎn)品質(zhì)量的提高。械制造產(chǎn)品質(zhì)量的提高。1) 1) 重?cái)?shù)量、輕質(zhì)量的錯(cuò)誤思想至今存在重?cái)?shù)量、輕質(zhì)量的錯(cuò)誤思想至今存在, ,致使熱處理至今沒有得到致使熱處理至今沒有得到應(yīng)有的重視應(yīng)有的重視; ;2) 2) 鋼料市場(chǎng)混亂、質(zhì)量欠佳且極不穩(wěn)定鋼料市場(chǎng)混亂、質(zhì)量欠佳且極不穩(wěn)定, ,導(dǎo)致熱處理質(zhì)量難以控制導(dǎo)致熱處理質(zhì)量難以控制; ;3) 3) 采取犧牲質(zhì)量來降低成本以提高競(jìng)爭(zhēng)能力的惡性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致質(zhì)量采取犧牲質(zhì)量來降低成本以提高競(jìng)爭(zhēng)能力的惡性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致質(zhì)量滑坡滑坡; ;4) 4) 許多小熱處理專業(yè)廠的設(shè)備十分落后許多小熱處理專業(yè)廠的設(shè)備十分落后, ,致使熱處理質(zhì)量差、排污、致使熱處理質(zhì)量差、排污、能

7、耗居高不下能耗居高不下; ;5) 5) 重材料、輕熱處理重材料、輕熱處理, ,導(dǎo)致全國導(dǎo)致全國100100多個(gè)金屬材料熱處理專業(yè)中的多個(gè)金屬材料熱處理專業(yè)中的絕大部分均改以材料為主絕大部分均改以材料為主, ,大大減少了熱處理專業(yè)的畢業(yè)生人數(shù)大大減少了熱處理專業(yè)的畢業(yè)生人數(shù); ;6) 6) 重金融、重管理重金融、重管理, ,輕生產(chǎn)輕生產(chǎn), ,導(dǎo)致生產(chǎn)一線的技術(shù)人員大量流失。導(dǎo)致生產(chǎn)一線的技術(shù)人員大量流失。據(jù)初步了解據(jù)初步了解, ,一流大學(xué)熱處理專業(yè)畢業(yè)生大部分去了國外一流大學(xué)熱處理專業(yè)畢業(yè)生大部分去了國外, ,二流大學(xué)二流大學(xué)熱處理專業(yè)也只有熱處理專業(yè)也只有20%20%的畢業(yè)生在從事熱處理技術(shù)工

8、作的畢業(yè)生在從事熱處理技術(shù)工作, ,其他的都改其他的都改了行了行, ,結(jié)果導(dǎo)致熱處理技術(shù)人才奇缺結(jié)果導(dǎo)致熱處理技術(shù)人才奇缺; ;7) 7) 熱處理技術(shù)乏人開發(fā)熱處理技術(shù)乏人開發(fā), ,工廠缺乏開發(fā)新技術(shù)的意識(shí)工廠缺乏開發(fā)新技術(shù)的意識(shí), ,高校及研究高校及研究機(jī)構(gòu)大多轉(zhuǎn)向新材料的研究機(jī)構(gòu)大多轉(zhuǎn)向新材料的研究, ,開發(fā)熱處理新技術(shù)的經(jīng)費(fèi)無從落實(shí)開發(fā)熱處理新技術(shù)的經(jīng)費(fèi)無從落實(shí), ,熱熱處理新技術(shù)方面的研究課題很難得到國家資助。處理新技術(shù)方面的研究課題很難得到國家資助。我國急需解決的熱處理技術(shù)問題1) 節(jié)能問題。在美國的發(fā)展規(guī)劃中提出:“能源消耗減少80% ”,這確實(shí)是一個(gè)驚人的指標(biāo)。目前美國的熱處理能

9、耗是400 kWh / t,如減少80% ,就得降至80 kWh / t,這令人很難想象。目前我國的熱處理能耗較美國高1倍,即800 kWh / t。2) 熱處理件實(shí)現(xiàn)零畸變和最低的質(zhì)量分散度。3) 3) 加熱爐使用壽命增加加熱爐使用壽命增加9 9 倍倍, ,加熱爐價(jià)格降低加熱爐價(jià)格降低50%50%。延長加熱爐使用壽命的前提應(yīng)該是必須。延長加熱爐使用壽命的前提應(yīng)該是必須保證加熱爐的各項(xiàng)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這與保證加熱爐的各項(xiàng)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。這與我國流行的我國流行的“小車不倒只管推小車不倒只管推”絕對(duì)是兩回事。絕對(duì)是兩回事。目前我們的問題主要是如何強(qiáng)制淘汰能耗大、目前我們的問題主要是如何強(qiáng)制

10、淘汰能耗大、效率低效率低, ,溫度不均的舊設(shè)備。溫度不均的舊設(shè)備。4) 4) 生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)零污染。這是一個(gè)大難題生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)零污染。這是一個(gè)大難題, ,因?yàn)槲乙驗(yàn)槲覀兦焚~實(shí)在太多。前們欠賬實(shí)在太多。前3030年的高速發(fā)展沒有對(duì)環(huán)年的高速發(fā)展沒有對(duì)環(huán)境造成的污染引起足夠重視這種做法再也不能境造成的污染引起足夠重視這種做法再也不能繼續(xù)下去了繼續(xù)下去了, ,我們必須弄清熱處理究竟造成了我們必須弄清熱處理究竟造成了哪些污染并設(shè)法解決。哪些污染并設(shè)法解決。5)5) 新工藝新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)新工藝新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)展規(guī)劃展規(guī)劃, ,美國熱處理學(xué)會(huì)開出了一張需要解決美國熱處理學(xué)會(huì)開出了一張需

11、要解決的的7070多個(gè)項(xiàng)目的清單。多個(gè)項(xiàng)目的清單。3-1 鋼的退火與正火鋼的退火與正火 退火退火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時(shí)間以后，是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時(shí)間以后，以以緩慢的速度冷卻（爐冷）緩慢的速度冷卻（爐冷）下來，使之獲得下來，使之獲得接近平衡接近平衡狀態(tài)的組織狀態(tài)的組織的熱處理工藝。的熱處理工藝。一、完全退火一、完全退火 工藝：工藝：把鋼加熱至把鋼加熱至Ac3以上以上20 30 , 保溫一定時(shí)保溫一定時(shí)間后間后緩慢冷卻緩慢冷卻(隨爐冷卻或埋入石灰和砂中冷卻隨爐冷卻或埋入石灰和砂中冷卻), 以以獲得獲得接近平衡組織（完全奧氏體化）接近平衡組織（完全奧氏體化）的熱處理工藝。的熱處

12、理工藝。 目的目的: 通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組組織均勻化和細(xì)化織均勻化和細(xì)化，以提高性能；，以提高性能；使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡狀態(tài)的組織，使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡狀態(tài)的組織，以降低硬度，以降低硬度，改善切削加工性能改善切削加工性能。由于冷卻速度緩慢，還可由于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力消除內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)用應(yīng)用: 完全退火一般用于完全退火一般用于亞共析鋼亞共析鋼。二、球化退火二、球化退火 工藝：工藝：目的：目的：使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化（退火前正火將使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化（退火前正火

13、將網(wǎng)狀滲碳體破碎），網(wǎng)狀滲碳體破碎），以降低硬度以降低硬度，改善切削加工性能改善切削加工性能；并為以后并為以后的淬火作組織準(zhǔn)備的淬火作組織準(zhǔn)備。應(yīng)用：應(yīng)用：共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。組織：組織：球狀珠光體。球狀珠光體。三、擴(kuò)散退火三、擴(kuò)散退火 工藝：工藝：一般在一般在Ac3或或Accm以上以上150300，長時(shí)間保溫長時(shí)間保溫（10h以以上），隨爐緩冷。上），隨爐緩冷。目的：目的：減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻性。性。 四、去應(yīng)力退火四、去應(yīng)力退火 工藝：工藝：一般是將工件隨爐緩慢加熱至一般是將工件隨爐緩慢

14、加熱至500650，經(jīng)經(jīng)一段時(shí)間一段時(shí)間保溫后隨爐緩慢冷卻保溫后隨爐緩慢冷卻至至300200以下出爐。以下出爐。 目的：目的：消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開余內(nèi)應(yīng)力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂。裂。五、再結(jié)晶退火五、再結(jié)晶退火 工藝：工藝：鋼材的再結(jié)晶退火溫度為鋼材的再結(jié)晶退火溫度為650700。經(jīng)一段。經(jīng)一段時(shí)間保溫后隨爐緩慢冷卻。時(shí)間保溫后隨爐緩慢冷卻。 目的：目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。性能。六、鋼的正火六、鋼的正

15、火 正火正火的加熱溫度為的加熱溫度為Ac3或或Accm以上以上3050，保，保溫以后的冷卻方式在溫以后的冷卻方式在空氣中進(jìn)行空氣中進(jìn)行。由于正火比退火的。由于正火比退火的冷卻速度大，故珠光體的片層間距較小，因而正火后冷卻速度大，故珠光體的片層間距較小，因而正火后強(qiáng)度、硬度較高。強(qiáng)度、硬度較高。 正火的應(yīng)用：正火的應(yīng)用： 低碳鋼和某些低碳低合金鋼采用正火來調(diào)整硬度，低碳鋼和某些低碳低合金鋼采用正火來調(diào)整硬度，改善切削加工性能。改善切削加工性能。 過共析鋼的正火是為了消除網(wǎng)狀碳化物。過共析鋼的正火是為了消除網(wǎng)狀碳化物。 某些受力不大，性能要求不高的中碳鋼和中碳合某些受力不大，性能要求不高的中碳鋼和

16、中碳合金鋼件，正火后的力學(xué)性能尚能滿足要求，可作為最終金鋼件，正火后的力學(xué)性能尚能滿足要求，可作為最終熱處理。熱處理。 45鋼正火與退火性能比較鋼正火與退火性能比較 b（MPa）s（MPa）10（%）k（J/cm2）HB冷卻速度組織晶粒度退火退火600-700300-35015-2040-60-180慢45%F+55%P細(xì)正火正火700-800350-40015-2950-80-220稍快30%F+70%P更細(xì) （較細(xì)，但易過熱 ）（硬度低不等于不好） 典型零件用鋼的化學(xué)成分及臨界溫度典型零件用鋼的化學(xué)成分及臨界溫度推薦鋼號(hào)化 學(xué) 成 分，w.t.%臨界溫度（）CMnSiCr40Cr0.370

17、.450.500.800.200.400.801.10Ac1743、Ar1693Ac3782、Ar373045鋼鋼0.420.500.500.800.170.37Ac1724、Ar1682Ac3780、Ar3751GCr61.051.150.200.400.150.350.400.70Ac1740、Ar1700GCr150.951.050.200.400.150.351.301.65Ac1745、Ar170065Mn0.570.650.600.901.502.00Ac1750、Ar1810Ac3700、Ar377060Si2Mn0.620.700.901.200.170.37Ac1726、Ar

18、1689Ac3765、Ar3741T8A0.750.840.200.400.150.35Ac1730、Arcm700T10A0.951.040.150.350.150.35Ac3730、Arcm7009SiCr0.850.950.300.601.201.600.951.25Ac1770、Ar1730CrWMn0.901.050.400.801.100.901.20Ac1750、Ar17105CrMnMo0.500.601.201.600.250.600.600.90Ac1710、Ar16503-2 鋼的淬火鋼的淬火 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac1或或Ac3以上，保溫一定時(shí)間，然后快以上，保溫一定時(shí)

19、間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為淬火淬火。 一、淬火加熱一、淬火加熱 淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)而均勻的奧氏體晶淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體組織。粒為原則，以便冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體組織。亞共析鋼：亞共析鋼：AcAc3 3以上以上30305050；過共析鋼：過共析鋼：AcAc1 1以上以上30305050。 例：例：45鋼在鋼在780、 860、 1001000加熱、水冷后組加熱、水冷后組 織和性能有和不同?？椇托阅苡泻筒煌?。u保溫時(shí)間：保溫時(shí)間：=KD（min） 加熱系數(shù)，加熱系數(shù)，

20、K裝爐修正系數(shù)，裝爐修正系數(shù)， D有效厚度（形狀）有效厚度（形狀）淬火加熱缺陷淬火加熱缺陷（1）過熱）過熱：工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高或時(shí)間過長，造成奧氏工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高或時(shí)間過長，造成奧氏體晶粒粗大的缺陷。使得強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆斷，易引起淬體晶粒粗大的缺陷。使得強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆斷，易引起淬火裂紋。退火或正火可消除?；鹆鸭y。退火或正火可消除。 (魏氏組織魏氏組織)（2）過燒）過燒：工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高，使奧氏體晶界發(fā)生氧工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或局部熔化的現(xiàn)象?；蚓植咳刍默F(xiàn)象。無法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。無法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。（3）氧化：）氧

21、化： 2Fe + O2 = 2FeO Fe + CO2 = FeO + CO Fe + H2O = FeO + H2 減小工件尺寸，降低表面粗糙度，減小工件尺寸，降低表面粗糙度， 并影響淬火冷卻速度；溫度越高，并影響淬火冷卻速度；溫度越高， 氧化越嚴(yán)重。氧化越嚴(yán)重。（4）脫碳）脫碳：C + O2 = CO2 C + CO2 = 2CO C + H2O = CO + H2 C + 2H2 = CH4 降低表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度。溫度越高，時(shí)間越長，脫碳越嚴(yán)重。防止：鹽浴加熱，保護(hù)氣氛加熱，真空加熱，裝箱加熱二、淬火冷卻介質(zhì)二、淬火冷卻介質(zhì) 常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油

22、。水主要用于形狀簡單、。水主要用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。油一般用作合金鋼的淬截面較大的碳鋼零件的淬火。油一般用作合金鋼的淬火冷卻介質(zhì)?；鹄鋮s介質(zhì)。 為了減少零件淬火時(shí)的變形，為了減少零件淬火時(shí)的變形，鹽浴鹽浴也常用作淬火介質(zhì)，也常用作淬火介質(zhì)，主要用于主要用于分級(jí)淬火和等溫淬火分級(jí)淬火和等溫淬火。 淬火應(yīng)力淬火應(yīng)力(熱應(yīng)力和組織應(yīng)力) 熱應(yīng)力 1)產(chǎn)生原因: 內(nèi)外溫差 淬火熱應(yīng)力圓柱試樣Ac1以下電位差計(jì)熱電偶2)應(yīng)力結(jié)果: 表層壓應(yīng)力,心部拉應(yīng)力 淬火應(yīng)力(熱應(yīng)力和組織應(yīng)力) 熱應(yīng)力 1)產(chǎn)生原因: 內(nèi)外溫差 2)應(yīng)力結(jié)果: 表層壓應(yīng)力,心部拉應(yīng)力3) 影響熱應(yīng)力因素: （1）

23、冷卻速度：V （2）淬火溫度：T （3）截面尺寸：D （4）線膨脹系數(shù)：1)產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因: 冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性2)應(yīng)力結(jié)果應(yīng)力結(jié)果: 表層表層拉應(yīng)力拉應(yīng)力, 心部心部壓應(yīng)力壓應(yīng)力(與熱應(yīng)與熱應(yīng)力相反力相反)3)影響因素影響因素:（1）化學(xué)成分）化學(xué)成分:含碳量含碳量 Wc 合金元素合金元素W （2）冷卻速度：）冷卻速度：V（3）淬火溫度：）淬火溫度：T（4）截面尺寸：）截面尺寸：D（5）線膨脹系數(shù)：）線膨脹系數(shù)：淬火應(yīng)力淬火應(yīng)力2. 組織應(yīng)力組織應(yīng)力（1）含碳量: Wc 高-組織應(yīng)力為主 Wc 低-熱應(yīng)力為主（2）合金元素:W 熱應(yīng)力/組織應(yīng)力（3）截面尺寸：

24、D大-熱應(yīng)力為主 D小-組織應(yīng)力為主影響內(nèi)應(yīng)力大小的主要因素影響內(nèi)應(yīng)力大小的主要因素三、淬火方法三、淬火方法 為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的通常的淬火方法淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等。溫淬火等。 3-3 3-3 鋼的淬透性鋼的淬透性網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐淬透性是鋼的主要熱處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。是選材和制訂熱處理工藝

25、的重要依據(jù)之一。一、淬透性的概念一、淬透性的概念 M量和硬度隨深度的變化量和硬度隨深度的變化淬透性淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。l淬硬層深度淬硬層深度是指由工是指由工件表面到半馬氏體區(qū)件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)(50%M + 50%P)的深度。的深度。l淬硬性淬硬性是指鋼淬火后是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。即硬化能力。二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系 同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。

26、同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深度來確定的。度來確定的。 三、影響淬透性的因素三、影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度卻速度V Vk k， V Vk k越小，淬越小，淬透性越高。透性越高。V Vk k取決于取決于C C曲線的位置，曲線的位置，C C 曲線越靠右，曲線越靠右，V Vk k越

27、小。越小。l因而凡是影響因而凡是影響C C曲線的因素都是影響淬透性的因素曲線的因素都是影響淬透性的因素. .即即除除Co Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長也使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長也使鋼的淬透性提高。提高。 四、淬透性的測(cè)定及其表示方法四、淬透性的測(cè)定及其表示方法 1、淬透性的測(cè)定常用、淬透性的測(cè)定常用末端淬火法末端淬火法示，示，J 表示末端淬表示末端淬透性，透性，d 表示半馬表示半馬氏體區(qū)到水冷端的氏體區(qū)到水冷端的距離，距離，HRC 為半為半馬氏體區(qū)的硬度。馬氏體區(qū)的硬度。2 2、淬透性

28、的表示方法、淬透性的表示方法 用淬透性曲線表示用淬透性曲線表示dHRCJ即用即用 表表 用臨界淬透直徑表示用臨界淬透直徑表示臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。表示。D0與介質(zhì)有關(guān)，如與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼鋼D0水水=16mm，D0油油=8mm。只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如如45鋼鋼D0油油=8mm，40Cr D0油油=20mm。馬氏體馬氏體索氏體五、淬透性的應(yīng)用五、淬透性的應(yīng)用 1、利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬

29、距離的關(guān)系曲線、利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)測(cè)零件淬火后的硬度分布。下圖為可以預(yù)測(cè)零件淬火后的硬度分布。下圖為預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)50mm50mm直直徑徑40MnB40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布。鋼軸淬火后斷面的硬度分布。2、利用淬透性曲線進(jìn)行選材。如、利用淬透性曲線進(jìn)行選材。如要求厚要求厚60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過HRC50，1/4半徑處為半徑處為HRC45?？砂聪聢D箭?？砂聪聢D箭頭所示程序進(jìn)行選材分析。頭所示程序進(jìn)行選材分析。3、利用淬透性可控制淬硬、利用淬透性可控制淬硬層深度。層深度。對(duì)于截面承載均勻的重要件對(duì)于截面承載均勻的重要件,要

30、全部淬透。如螺栓、連桿、要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對(duì)于承受彎曲、扭模具等。對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層淬硬層深度一般為半徑的深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類、齒輪等。如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān)淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。 高強(qiáng)螺高強(qiáng)螺栓栓柴油機(jī)連柴油機(jī)連桿桿齒齒輪輪不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火等溫退火P退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等溫淬火等溫淬火B(yǎng)下下M+A分級(jí)淬火分級(jí)淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時(shí)間時(shí)間溫度溫度淬火

31、淬火PP均勻均勻A細(xì)細(xì)A？3-4 鋼的回火鋼的回火定義：將淬火后的鋼件加熱到將淬火后的鋼件加熱到Ac1以下某一溫度以下某一溫度，保，保溫一定時(shí)間后冷卻至室溫的熱處理工藝叫溫一定時(shí)間后冷卻至室溫的熱處理工藝叫回火回火。目的：目的： 淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。性能要求。 1.低溫回火低溫回火 溫度溫度：150250。 目的目的：降低應(yīng)力和脆性，使鋼具有高的硬

32、度、強(qiáng)度：降低應(yīng)力和脆性，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。和耐磨性。 組織組織：回火馬氏體組織。回火馬氏體組織。2.中溫回火中溫回火 溫度溫度：350500。 目的目的：具有高的彈性極限、較高的強(qiáng)度和硬度、良：具有高的彈性極限、較高的強(qiáng)度和硬度、良 好的塑性和韌性。好的塑性和韌性。 組織組織：回火屈氏體組織。：回火屈氏體組織。 應(yīng)用應(yīng)用：各種彈性元件各種彈性元件。 應(yīng)用應(yīng)用：低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性：低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承和滲碳件等。的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承和滲碳件等。3.高溫回火高溫回火 溫度溫度：500650。 性能性能

33、：高溫回火使工件的強(qiáng)度、塑性、韌性有較好：高溫回火使工件的強(qiáng)度、塑性、韌性有較好地配合，即地配合，即具有高的綜合力學(xué)性能具有高的綜合力學(xué)性能 組織組織：回火索氏體組織。：回火索氏體組織。 應(yīng)用應(yīng)用：適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床主軸及齒輪連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床主軸及齒輪等重要機(jī)器零件。等重要機(jī)器零件。 淬火淬火+高溫回火叫調(diào)質(zhì)處理。高溫回火叫調(diào)質(zhì)處理。耐磨件耐磨件M回回=0.3%C+150250低溫回火低溫回火彈簧等彈簧等T回回=F針針+Fe3C粒粒350500中溫回火中溫回火調(diào)質(zhì)件調(diào)質(zhì)件S回回=F多多+Fe3C球球5

34、00650高溫回火高溫回火高合金鋼高合金鋼P(yáng)回回=F多多+Fe3C粒粒650A1高溫軟化高溫軟化四、回火工藝四、回火工藝淬火淬火 + 高溫回火高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理用途用途組組 織織溫度溫度()名名 稱稱淬火淬火 + 高溫回火高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理熱處理工藝退火退火正火正火淬火淬火回火回火加熱溫度加熱溫度亞共析亞共析過過/共析鋼共析鋼Ac3+2030Ac1+2030Ac3+3050Accm+3050Ac3+3050Ac1+3050低溫：低溫：150250中溫：中溫：350500高溫：高溫：500650保溫時(shí)間保溫時(shí)間min(mm)(1.52.0)D(1.52.0)D(1.01.

35、5)D(2.02.5)D冷卻方式冷卻方式爐冷爐冷(隨爐冷卻隨爐冷卻)空冷空冷(空氣中放置空氣中放置)水水(碳素鋼碳素鋼)油油(合金鋼合金鋼)空冷空冷顯微組織顯微組織平衡組織平衡組織P類組織類組織MM回回T回回S回回性能性能易切削，易切削，韌性好韌性好較高強(qiáng)韌性較高強(qiáng)韌性高強(qiáng)度高強(qiáng)度,高韌性高韌性M回回: 高硬度高硬度,耐磨耐磨T回回: 彈性好彈性好S回回: 綜合性能好綜合性能好課堂討論題課堂討論題1.1.用用4545鋼（鋼（Wc=0.45%Wc=0.45%）制造機(jī)床主軸，要求具有良好綜合）制造機(jī)床主軸，要求具有良好綜合力學(xué)性能，請(qǐng)制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝規(guī)程力學(xué)性能，請(qǐng)制定預(yù)備熱處理和最

36、終熱處理工藝規(guī)程（包括工藝名稱和具體工藝參數(shù)），并分別說明預(yù)備熱（包括工藝名稱和具體工藝參數(shù)），并分別說明預(yù)備熱處理和最終熱處理后獲得的顯微組織處理和最終熱處理后獲得的顯微組織. .（AcAc1 1=730=730，AcAc3 3=800=800）2.2.含碳量為含碳量為1.2%的碳鋼，其原始組織為片狀珠光體和網(wǎng)狀的碳鋼，其原始組織為片狀珠光體和網(wǎng)狀滲碳體，欲得到回火馬氏體和粒狀碳化物組織，試制訂滲碳體，欲得到回火馬氏體和粒狀碳化物組織，試制訂所需熱處理工藝，并注明工藝名稱、加熱溫度、冷卻方所需熱處理工藝，并注明工藝名稱、加熱溫度、冷卻方式以及熱處理各階段所獲得的組織。（式以及熱處理各階段所獲

37、得的組織。（Ac1 = 730, Accm = 830）思考題： 何謂鋼的調(diào)質(zhì)處理？它主要用于處理什么樣的工件？何謂鋼的調(diào)質(zhì)處理？它主要用于處理什么樣的工件？用用4545鋼（鋼（Wc=0.45%Wc=0.45%）制造機(jī)床主軸，要求具有良好綜合機(jī)械性能）制造機(jī)床主軸，要求具有良好綜合機(jī)械性能，請(qǐng)制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝規(guī)程（包括工藝名稱和具體，請(qǐng)制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝規(guī)程（包括工藝名稱和具體工藝參數(shù)），并分別說明預(yù)備熱處理和最終熱處理后獲得的顯微組工藝參數(shù)），并分別說明預(yù)備熱處理和最終熱處理后獲得的顯微組織織. .（AcAc1 1=730=730，AcAc3 3=800=800）用

38、用6565鋼（鋼（Wc=0.65%Wc=0.65%）制造螺旋彈簧（）制造螺旋彈簧（AcAc1 1730730，AccmAccm810810），試制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝，并說明各個(gè)階段的組織），試制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝，并說明各個(gè)階段的組織變化。變化。用用T10AT10A（Wc=1.0%Wc=1.0%，AcAc1 1=730=730，AcAc3 3=800=800），制造冷沖模的沖頭），制造冷沖模的沖頭，試制定預(yù)備和最終熱處理工藝（包括名稱和具體參數(shù)），并說明，試制定預(yù)備和最終熱處理工藝（包括名稱和具體參數(shù)），并說明熱處理各階段獲得的組織（沖頭要求具有高硬度、高耐磨性）。熱處理各

39、階段獲得的組織（沖頭要求具有高硬度、高耐磨性）。含碳含碳1.2%1.2%的碳鋼，其原始組織為片狀珠光體加網(wǎng)狀滲碳體，為了的碳鋼，其原始組織為片狀珠光體加網(wǎng)狀滲碳體，為了獲得回火馬氏體加粒狀滲碳體組織，應(yīng)采用哪些熱處理工藝？寫出獲得回火馬氏體加粒狀滲碳體組織，應(yīng)采用哪些熱處理工藝？寫出工藝名稱及工藝參數(shù)（加熱溫度、冷卻方式）。注：該鋼的工藝名稱及工藝參數(shù)（加熱溫度、冷卻方式）。注：該鋼的AcAc1 1730730，AccmAccm820820。某熱處理車間對(duì)某熱處理車間對(duì)T12T12鋼（鋼（Wc=1.2%Wc=1.2%）進(jìn)行球化退火時(shí)由于儀表失靈）進(jìn)行球化退火時(shí)由于儀表失靈，使加熱溫度升高，當(dāng)操

40、作者發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)在，使加熱溫度升高，當(dāng)操作者發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)在11001100保溫保溫2 2小時(shí)，請(qǐng)小時(shí)，請(qǐng)問此時(shí)操作者應(yīng)如何處理才能獲得所需要的組織？問此時(shí)操作者應(yīng)如何處理才能獲得所需要的組織？ 3-5 鋼的表面熱處理工藝鋼的表面熱處理工藝表面淬火表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理工藝的核心工藝的核心:使零件具有使零件具有“表硬里韌表硬里韌” 的力學(xué)性能。的力學(xué)性能。一一.表面淬火表面淬火( Surface Hardening )一一) 定義定義:是一種不改變鋼表層化學(xué)成是一種不改變鋼表層化學(xué)成 分分,但改變表層組織的局部熱但改變表層組織的局部熱 處理工藝。處理工藝。二二) 工藝特征工藝特征:通過快速加熱

41、使鋼的表通過快速加熱使鋼的表 層奧氏體化層奧氏體化,然后急冷然后急冷,使表層使表層 形成馬氏體組織形成馬氏體組織,而心部仍保而心部仍保 持不變。持不變。 三三)表面淬火用鋼表面淬火用鋼: 選用選用中碳中碳或或中碳低合金鋼中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。等。四四)表面淬火加工的方法表面淬火加工的方法: 感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱( 高、中、工頻高、中、工頻 )、火火 焰加熱焰加熱、電接觸加熱法等。、電接觸加熱法等。1.感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火1)感應(yīng)加熱的基本原理感應(yīng)加熱的基本原理:* 感應(yīng)電流感應(yīng)電流 - 渦流渦流* 集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)*淬火層深度淬火層深度()與電流頻率與電流頻

42、率( f )的關(guān)系的關(guān)系: = 500 / f （mm） 感應(yīng)加熱表面淬火示意圖感應(yīng)加熱表面淬火示意圖集膚效應(yīng)示意圖集膚效應(yīng)示意圖2)工藝要求工藝要求: * 表面淬火前表面淬火前,必須對(duì)零件進(jìn)行必須對(duì)零件進(jìn)行正火正火 或調(diào)質(zhì)處理或調(diào)質(zhì)處理,以保證零件有良好的以保證零件有良好的 基體?；w。 * 表面淬火后表面淬火后,必須對(duì)零件進(jìn)行必須對(duì)零件進(jìn)行低溫低溫 回火處理回火處理,以降低淬火應(yīng)力和脆性。以降低淬火應(yīng)力和脆性。3)生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)特點(diǎn): 淬火件的質(zhì)量好淬火件的質(zhì)量好; 工件變工件變 形小形小;不易氧化及脫碳不易氧化及脫碳;淬火層容易淬火層容易 控制控制;生產(chǎn)率高。設(shè)備投資大生產(chǎn)率高。設(shè)備投資大

43、,不適不適 于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。2.火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法火焰加熱表面淬火的基本方法2)火焰加熱表面淬火的特點(diǎn)火焰加熱表面淬火的特點(diǎn):*設(shè)備簡單設(shè)備簡單, 操作方便操作方便, 成本低。成本低。*淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。二二.化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 ( Chemical Heat Treatment )一一)定義定義:將零件置于一定的化學(xué)介質(zhì)將零件置于一定的化學(xué)介質(zhì) 中中 , 通過加熱、保溫通過加熱、保溫,使介質(zhì)使介質(zhì) 中一種或幾種元素原子滲入中

44、一種或幾種元素原子滲入 工件表層工件表層,以改變鋼表層的化以改變鋼表層的化 學(xué)成分和組織的熱處理工藝。學(xué)成分和組織的熱處理工藝。 二二) 化學(xué)熱處理的基本過程化學(xué)熱處理的基本過程:2.吸收吸收: 活性原子被活性原子被零件表面吸收和溶零件表面吸收和溶 解。解。3.擴(kuò)散擴(kuò)散: 活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò) 散散, 形成一定的擴(kuò)散層形成一定的擴(kuò)散層。1.分解分解: 化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲 的的活性原子活性原子。 2CO CO2 +C三三) 化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件:1. 滲入元素的原子滲入元素的原子必須是活性原子必須是活性原子,

45、而而 且且具有較大的擴(kuò)散能力具有較大的擴(kuò)散能力。2. 零件本身具有零件本身具有吸收滲入原子的能力吸收滲入原子的能力, 即對(duì)滲入原子有一定的即對(duì)滲入原子有一定的溶解度溶解度或能或能 與之化合與之化合, 形成化合物形成化合物。四四) 化學(xué)熱處理的種類化學(xué)熱處理的種類: 滲碳滲碳; 滲氮滲氮; 碳氮碳氮 共滲共滲; 滲硼滲硼; 滲鋁滲鋁; 滲硫滲硫; 滲硅滲硅; 滲鉻等。滲鉻等。1.鋼的滲碳鋼的滲碳 ( Carburize of steel )1)定義定義: 向鋼的向鋼的表面滲入碳原子表面滲入碳原子的過程。的過程。2)目的目的: 獲得具有獲得具有表硬里韌表硬里韌性能的零件。性能的零件。3)用鋼用鋼:

46、低碳鋼低碳鋼和和低碳合金鋼。低碳合金鋼。4)方法方法: 固體、氣體、固體、氣體、液體滲碳。液體滲碳。 固體滲碳法示意圖固體滲碳法示意圖零件零件滲碳劑滲碳劑試棒試棒蓋蓋泥封泥封滲碳箱滲碳箱 氣體滲碳法示意圖氣體滲碳法示意圖5)工藝工藝: 加熱溫度加熱溫度為為900950; 滲碳時(shí)間滲碳時(shí)間一般為一般為39小時(shí)小時(shí);6)滲碳后的組織滲碳后的組織: 1%CP+Fe3C0.2%C F + P少少表面表面中心中心零零 件件PP+F20鋼滲碳緩冷組織 ( 化染 ) 580 表層珠光體 + 網(wǎng)狀滲碳體; 中層珠光體; 內(nèi)層鐵素體 + 珠光體7) 滲碳后的熱處理工藝滲碳后的熱處理工藝時(shí)間溫度930850方案方

47、案1方案方案2滲滲 碳碳淬火淬火加熱加熱7) 滲碳后的熱處理工藝滲碳后的熱處理工藝8) 熱處理后的組織熱處理后的組織低碳低碳M回回+FM回回+Cm+A殘殘低碳低碳合金鋼合金鋼F+PM回回+Fe3C+A殘殘低碳鋼低碳鋼心部組織心部組織表層組織表層組織鋼種鋼種9)常用的鋼種常用的鋼種: 15、20、20Cr、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。等。20CrMnTi 鋼滲碳層組織 ( 化染 ) 320 滲碳體( 白色塊狀 ) + 高碳M( 蘭色針狀 ) + 殘余A( 棕黃色 )2.鋼的滲氮鋼的滲氮 ( Nitridation of steel )1)定義定義:向鋼的向鋼的表面滲入

48、氮原子表面滲入氮原子的過程。的過程。2)目的目的:獲得具有獲得具有表硬里韌及抗蝕表硬里韌及抗蝕性能性能 的零件。的零件。3)用鋼用鋼:中碳合金鋼。中碳合金鋼。4)方法方法:氣體氣體滲氮。滲氮。5)工藝工藝:加熱溫度加熱溫度500600; 保溫時(shí)間保溫時(shí)間0.30.5mm/2050h。6)熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 滲氮前需調(diào)質(zhì)處理滲氮前需調(diào)質(zhì)處理; 滲氮后不需熱處理。滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織滲氮處理后的組織 表層表層 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部心部 : S回回。8)常用的鋼種常用的鋼種 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoA

49、lA ( 氮化王牌鋼氮化王牌鋼 ) 等。等。38 CrMoAl 氣體滲氮層組織 ( 化染 ) 650 黃色區(qū) : ( Fe2-3N ) + ( Fe4N ) ; 紅色區(qū) : ( Fe4N ) ;藍(lán)綠色區(qū):含氮索氏體 + 脈狀氮化物; 綠黃色區(qū):索氏體基體。 氮化的特點(diǎn)氮化的特點(diǎn): 氮化件表面硬度高（氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。），耐磨性高。 疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。氮化層組織氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度氮化層硬度工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。理。 耐蝕

50、性好。因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。耐蝕性好。因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。氮化的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。氮化的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。 如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。 縫紉機(jī)用氮化件縫紉機(jī)用氮化件經(jīng)氮化的機(jī)車曲軸經(jīng)氮化的機(jī)車曲軸滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)處理后是否處理后是否需要熱處理需要熱處理處理時(shí)處理時(shí)間間 ( h )處理溫度處理溫度( )名稱名稱需要需要39900950滲碳滲碳不需要不需要2050500

51、600滲氮滲氮 滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)處理后是否處理后是否需要熱處理需要熱處理處理時(shí)處理時(shí)間間 ( h )處理溫度處理溫度( )名稱名稱需要需要39900950滲碳滲碳不需要不需要2050500600滲氮滲氮 滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)名稱名稱 處理溫度處理溫度( )處理時(shí)處理時(shí)間間 ( h )處理后是否處理后是否需要熱處理需要熱處理滲碳滲碳 90095039需要需要滲氮滲氮 500600 2050不需要不需要3.鋼的碳氮共滲鋼的碳氮共滲-氰化處理氰化處理 ( Carbonitriding of steel )1)定義定義:向鋼的向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原表面同

52、時(shí)滲入碳和氮原 子子的過程。的過程。2)目的目的:獲得具有獲得具有表硬里韌表硬里韌性能的零件。性能的零件。3)方法方法:固體碳氮共滲固體碳氮共滲氣體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫高溫中溫中溫低溫低溫4)工藝工藝:合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼HRC5360中溫氣體碳中溫氣體碳氮共滲氮共滲80086018以滲碳為主以滲碳為主0.50.8mm淬火淬火+低溫回火低溫回火合金工具鋼合金工具鋼HRC5463低溫氣體碳低溫氣體碳氮共滲氮共滲50060016以滲氮為主以滲氮為主0.10.4mm不需要不需要材料材料性能性能名稱名稱溫度溫度()時(shí)間時(shí)間(h)作用作用滲層滲層熱處理熱處理20 CrMnTi

53、 鋼碳氮共滲層組織 ( 化染 ) 100 針狀M + 殘余A ; 混合M + 殘余A ; 板條M + 針狀M20 CrMnTi 鋼碳氮共滲層組織鋼碳氮共滲層組織1.針狀M + 殘余A ; 2.混合M + 殘余A ; 3.板條M + 針狀M12320Cr2Ni4A鋼高溫碳氮共滲淬火組織 ( 化染 ) 52 W18Cr4V鋼碳氮共滲層組織 ( 化染) 650 隱針馬氏體 + 合金碳化物 ; 從左至右含碳量逐步下降3-6 表面處理新技術(shù)表面處理新技術(shù)近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開發(fā)出許多新的工藝方法，這里只介紹主要的幾種。發(fā)出許多新的

54、工藝方法，這里只介紹主要的幾種。 全方位離子注入與沉積設(shè)備全方位離子注入與沉積設(shè)備一、熱噴涂技術(shù)一、熱噴涂技術(shù) 將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為工藝稱為熱噴涂熱噴涂。l利用熱噴涂技術(shù)可改善利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。耐熱性及絕緣性等。l廣泛用于包括航空航天、廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。等離子熱噴涂等離子熱噴涂1、涂層的結(jié)構(gòu)、涂層的

55、結(jié)構(gòu)熱噴涂層是由無數(shù)變形熱噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯(cuò)呈波浪式粒子相互交錯(cuò)呈波浪式堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，粒子之間存在著孔隙和粒子之間存在著孔隙和氧化物夾雜缺陷。氧化物夾雜缺陷。噴涂層與基體之間以及噴涂層與基體之間以及噴涂層中顆粒之間主要噴涂層中顆粒之間主要熱噴涂層組織熱噴涂層組織 是通過鑲嵌、咬合、填塞等機(jī)械形式連接的，是通過鑲嵌、咬合、填塞等機(jī)械形式連接的，其次是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。其次是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。2、熱噴涂方法、熱噴涂方法常用的熱噴涂方法有：常用的熱噴涂方法有： 火焰噴涂火焰噴涂: 多用氧多用氧 - -乙炔火焰作為熱源。乙炔火焰作為熱源。 電弧

56、噴涂電弧噴涂: 絲狀噴涂絲狀噴涂材料作為自耗電極、電材料作為自耗電極、電弧作為熱源的噴涂方法弧作為熱源的噴涂方法 等離子噴涂等離子噴涂: 是一種是一種利用等離子弧作為熱源利用等離子弧作為熱源進(jìn)行噴涂的方法。進(jìn)行噴涂的方法。 火焰熱噴火焰熱噴涂涂電弧熱噴電弧熱噴涂涂等離子噴等離子噴涂涂3、熱噴涂的特點(diǎn)及應(yīng)用、熱噴涂的特點(diǎn)及應(yīng)用工藝靈活：熱噴涂的對(duì)象小到工藝靈活：熱噴涂的對(duì)象小到10mm的內(nèi)孔的內(nèi)孔, 大到鐵塔、橋梁大到鐵塔、橋梁,可整體噴涂，也可局部噴涂可整體噴涂，也可局部噴涂基體及噴涂材料廣泛：基體可基體及噴涂材料廣泛：基體可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬、合

57、金及塑料、陶瓷等以是金屬、合金及塑料、陶瓷等l涂層可控涂層可控: 從幾十從幾十 m到幾到幾mml生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高l工件變形?。夯w材料溫度不超過工件變形?。夯w材料溫度不超過250(冷工藝?yán)涔に?渦輪葉片的熱障涂層渦輪葉片的熱障涂層(熱噴涂層熱噴涂層)由于涂層材料的種類很多，所獲得的涂層性能差異由于涂層材料的種類很多，所獲得的涂層性能差異很大，可應(yīng)用于各種材料的表面保護(hù)、強(qiáng)化及修復(fù)很大，可應(yīng)用于各種材料的表面保護(hù)、強(qiáng)化及修復(fù)并滿足特殊功能的需要。并滿足特殊功能的需要。熱噴涂熱噴涂二、氣相沉積技術(shù)二、氣相沉積技術(shù) 氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，是指將含有沉積元素的氣相

58、物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。膜的一種新型鍍膜技術(shù)。l根據(jù)沉積過程的原理根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)不同，氣相沉積技術(shù)可分為可分為物理氣相沉積物理氣相沉積(PVD) 和和化學(xué)氣相沉化學(xué)氣相沉積積(CVD)兩大類。兩大類。1、物理氣相沉積（、物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，是指在真空條件下，用物理的方法， 使材料汽化成原子、使材料汽化成原子、分子或電離成離子，分子或電離成離子，并通過氣相過程，在并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。膜的技術(shù)。l物理沉積技術(shù)主要包物理沉積技術(shù)主要包括括真空蒸鍍真空蒸鍍、濺射鍍?yōu)R射鍍、離子鍍離子鍍?nèi)N基本方法。三種基本方法。磁控濺射鍍膜設(shè)備磁控濺射鍍膜設(shè)備真空蒸鍍真空蒸鍍是蒸發(fā)成膜材料使是蒸發(fā)成膜材料使其汽化或升華沉積到工件表其汽化或升華沉積到工件表面形成薄膜的方法。面形成薄膜的方法。真空蒸鍍真空蒸鍍TiN活塞環(huán)活塞環(huán)真空蒸鍍真空蒸鍍Al膜的塑料制品膜的塑料制品濺射鍍?yōu)R射鍍是在真空下通是在真空下通過輝光放電來電離氬過輝光放電來電離氬氣，氬離子在電場(chǎng)作氣，氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊陰極，用下加速轟擊陰極，濺射下來的粒子沉積濺射下來的粒子