第六節(jié) 鋼的形變熱處理課件

鋼的表面熱處理

鋼的表面淬火工藝的核心：使零件具有“表硬心韌”的力學(xué)性能。第六節(jié)鋼的形變熱處理表面淬火一、定義：是一種不改變鋼表層化學(xué)成分，但改變表層組織的局部熱處理工藝。二、工藝特征：通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持不變。第六節(jié)鋼的形變熱處理三、表面淬火用鋼:

選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。四、表面淬火加工的方法:1、感應(yīng)加熱(高、中、工頻)表面淬火。

2、火焰加熱表面淬火。

3、激光加熱表面淬火等。第六節(jié)鋼的形變熱處理1.感應(yīng)加熱表面淬火1)感應(yīng)加熱的基本原理:*

感應(yīng)電流---渦流*

集膚效應(yīng)*淬火層深度(δ)與電流頻率(f)的關(guān)系:δ=500/√f（mm）第六節(jié)鋼的形變熱處理集膚效應(yīng)示意圖感應(yīng)加熱表面淬火示意圖rclx_感應(yīng)加熱.mpg第六節(jié)鋼的形變熱處理2)工藝要求:

*表面淬火前，必須對零件進行正火或調(diào)質(zhì)處理，以保證零件有良好的基體。

*表面淬火后，必須對零件進行低溫回火處理，以降低淬火應(yīng)力和脆性。3)生產(chǎn)特點:

淬火件的質(zhì)量好，工件變形?。徊灰籽趸懊撎?；淬火層容易控制，生產(chǎn)率高；設(shè)備投資大，不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。第六節(jié)鋼的形變熱處理(1)高頻加熱

常用頻率為（200～300）KHZ，淬硬層深度為（0.5～2.5）mm，適用于中、小型零件，如小模數(shù)齒輪、軸類等。

(2)中頻加熱

常用頻率為（2500～8000）HZ，淬硬層深度為（2～10）mm，適用于直徑較大的軸類和大、中模數(shù)齒輪以及鋼軌、機床導(dǎo)軌等。

(3)工頻加熱電流頻率為50HZ，不需要頻設(shè)備，城市用交流電即可，適用于淬硬層深度為（10～20）mm以上的大型工件或用于穿透加熱。如火車車輪等的表面淬火。第六節(jié)鋼的形變熱處理優(yōu)缺點：感應(yīng)加熱表面淬火加熱速度快，生產(chǎn)率高，加熱溫度和淬硬層深度容易控制，工件表面氧化和脫碳少，工件變形小，可以使全部淬火過程實現(xiàn)機械化、自動化。其缺點是設(shè)備較昂貴，形狀復(fù)雜的零件感應(yīng)圈不易制造，且僅適用于大批量生產(chǎn)。適用過程：調(diào)質(zhì)處理---表面淬火---低溫回火。第六節(jié)鋼的形變熱處理2.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.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理2)火焰加熱表面淬火的特點:*設(shè)備簡單,操作方便,成本低。*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)。第六節(jié)鋼的形變熱處理3、激光加熱表面淬火

用激光束掃描工件表面，使表面迅速加熱到鋼的臨界點以上，當激光束離開工件表面時，由于基體金屬的大量吸熱，使表面獲得急速冷卻，無需冷卻介質(zhì)。rclx_激光淬火.avi

激光淬火后表層獲得極細的馬氏體組織，硬度高，耐磨性好。能對形狀復(fù)雜的工件，如工件的拐角、溝槽、盲孔底部或深孔的側(cè)壁進行處理。第六節(jié)鋼的形變熱處理鋼的化學(xué)熱處理

(ChemicalHeatTreatment)一、定義

將零件置于一定的化學(xué)介中,通過加熱、保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素原子滲入工件表層，以改變鋼表層的化學(xué)成分和組織的熱處理工藝。

第六節(jié)鋼的形變熱處理二、化學(xué)熱處理的基本過程:2.吸收:

活性原子被零件表面吸收和溶解。3.擴散:

活性原子由零件表面向內(nèi)部擴散,形成一定的擴散層。1.分解:

化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕第六節(jié)鋼的形變熱處理三、化學(xué)熱處理進行的條件:1.滲入元素的原子必須是活性原子,而且具有較大的擴散能力。2.零件本身具有吸收滲入原子的能力，即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,形成化合物。四、化學(xué)熱處理的種類:滲碳;滲氮;碳氮共滲;滲硼;滲鋁;滲硫;滲硅;滲鉻等。第六節(jié)鋼的形變熱處理（一）.鋼的滲碳(Carburizeofsteel)1、定義:向鋼的表面滲入碳原子的過程。2、目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3、用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。4、方法:固體、氣體、液體滲碳。第六節(jié)鋼的形變熱處理1）固體滲碳法示意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱第六節(jié)鋼的形變熱處理2）氣體滲碳.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理

固體滲碳設(shè)備簡單，適用大小不同的零件，單件小批量生產(chǎn)，在一些中、小型工廠中仍有采用。但其生產(chǎn)率低，勞動條件差，質(zhì)量不易控制。目前大量生產(chǎn)中廣泛采用的是氣體滲碳法。滲碳后的鋼件常采用淬火加低溫回火，其目的是使表層具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定強度和較高的韌性。一些承受沖擊的耐磨零件，如軸、齒輪、凸輪、活塞銷等大都進行滲碳，但在高溫下工作的耐磨件不宜用滲碳處理。3）滲碳特點及適用范圍第六節(jié)鋼的形變熱處理5、工藝:

加熱溫度為900～950℃;

滲碳時間一般為3～9小時;6、滲碳后的組織:

1%CP+Fe3CⅡ0.2%C

F+P少表面中心零件PP+F第六節(jié)鋼的形變熱處理20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+珠光體第六節(jié)鋼的形變熱處理7、滲碳后的熱處理工藝時間溫度930℃850℃方案1方案2滲碳淬火加熱第六節(jié)鋼的形變熱處理7、滲碳后的熱處理工藝第六節(jié)鋼的形變熱處理不同鋼種熱處理后的組織低碳M回+FM回+Cm+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種4)常用的鋼種:

15、20、20Cr、20Mn2、

20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。第六節(jié)鋼的形變熱處理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)第六節(jié)鋼的形變熱處理（二）.鋼的滲氮(Nitridationofsteel)1)定義：向鋼的表面滲入氮原子的過程。2)目的：獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。3)用鋼:中碳合金鋼。4)方法：氣體滲氮，離子滲氮，碳氮共滲。氮化.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理優(yōu)缺點：滲氮后不需淬火，因此變形很小。是氮化生產(chǎn)周期長、工藝復(fù)雜，而且要用合金鋼使鋼種受限制，因此氮化零件的成本較高，它多用于要求耐磨、耐疲勞、耐蝕的工件上，精密機床的主軸、絲桿、高速精密齒輪、鏜床鏜桿、磨床主軸，汽輪機的閥門、閥桿等。

第六節(jié)鋼的形變熱處理5)工藝:加熱溫度500～600℃;

保溫時間0.3～0.5mm/20～50h。6)熱處理特點:

滲氮前需調(diào)質(zhì)處理;

滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織

表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。

心部:S回。8)常用的鋼種:

35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA

(氮化王牌鋼)等。第六節(jié)鋼的形變熱處理38CrMoAl氣體滲氮層組織(化染)650

黃色區(qū):ε(Fe2-3N)+γ’(Fe4N);紅色區(qū):γ’(Fe4N);藍綠色區(qū):含氮索氏體+脈狀氮化物;綠黃色區(qū):索氏體基體。第六節(jié)鋼的形變熱處理滲碳與滲氮的工藝特點處理后是否需要熱處理處理時間(h)處理溫度(℃)名稱需要3～9900～950滲碳不需要20～50500～600滲氮第六節(jié)鋼的形變熱處理（三）.鋼的碳氮共滲---氰化處理

(Carbonitridingofsteel)1)定義:向鋼的表面同時滲入碳和氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法:固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中