鋼的熱處理工藝和化學(xué)處理

第三篇鋼的熱處理及金屬的外表處理1.熱處理及其主要參數(shù)熱處理就是在固態(tài)下，將金屬以一定的加熱速度加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定的時(shí)間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。加熱溫度〔T〕、保時(shí)溫間〔t〕、冷卻速度(V冷)是熱處理過程中的三個(gè)主要工藝參數(shù)。改變工藝參數(shù)就可以得到不同的性能，其原因是不同工藝參數(shù)下的熱處理得到不同的組織，從而獲得不同的性能。

熱處理工藝曲線示意圖熱處理工藝曲線示意圖2.熱處理的主要作用

⑴改變工件的內(nèi)部組織；⑵改變工件的性能，便于切削加工，或者滿足工件使用性能的要求；⑶改變工件表層的成分、組織、性能；⑷熱處理可以消除鑄造、鍛造、焊接等加工工藝過程中所造成的多種缺陷。3.熱處理的分類4.外表處理外表處理是指通過化學(xué)或電化學(xué)的方法使金屬外表或表層生成新的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有不同于工件基體的性能，從而提高工件表層的耐腐蝕性、硬度，或者起到裝飾作用。外表處理工藝方法有很多，除了以上介紹的外表熱處理工藝方法以外，還有噴丸處理、高密度太陽(yáng)能外表處理、離子注入外表處理、發(fā)黑處理、發(fā)藍(lán)處理等。一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變〔一〕相變溫度第一節(jié)鋼的熱處理根本原理〔二〕奧氏體的形成和晶粒長(zhǎng)大1、奧氏體的形成(1)A晶核的形成；(2)A晶粒的長(zhǎng)大；(3)剩余Fe3C溶解；(4)A均勻化階段。共析鋼的奧氏體形成過程

2、影響A晶粒大小的因素圖3-4加熱溫度對(duì)晶粒度的影響為得到好的機(jī)械性能，就要控制A晶粒的大小。〔1〕材質(zhì)方面〔2〕工藝因素方面加熱溫度：如過高，A晶粒長(zhǎng)大，一般剛好超過相變溫度。保溫時(shí)間：時(shí)間長(zhǎng)，A晶粒長(zhǎng)大。二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼的熱處理冷卻有兩種方式：等溫冷卻與連續(xù)冷卻。(一)等溫冷卻組織轉(zhuǎn)變〔以共析鋼為例〕1.高溫組織轉(zhuǎn)變2.中溫組織轉(zhuǎn)變3.低溫組織轉(zhuǎn)變珠光體3800倍索氏體8000倍屈氏體8000倍珠光體型組織電子顯微照片5000倍光學(xué)顯微照片500倍上貝氏體形態(tài)光學(xué)顯微照片500倍下貝氏體形態(tài)電子顯微照片12000倍板條馬氏體片狀馬氏體馬氏體形態(tài)與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系〔二〕共析鋼的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變第二節(jié)鋼的普通熱處理1〕加熱溫度2〕保溫時(shí)間

保溫的目的是使工件燒透，組織轉(zhuǎn)變充分。保溫時(shí)間主要根據(jù)鋼的成分特點(diǎn)、加熱介質(zhì)和零件尺寸來確定。

3〕冷卻速度4.鋼的淬硬性與淬透性2〕鋼的淬透性1〕硬度過低或硬度過高2)脆性過大3〕過熱與過燒4〕變形與開裂硬度過低硬度過高、脆性過大第三節(jié)鋼的外表熱處理〔1〕原理過程P球狀熱影響區(qū)熱影響區(qū)二、化學(xué)熱處理1、化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件放入一定的化學(xué)介質(zhì)中，經(jīng)過加熱保溫，使介質(zhì)中分解產(chǎn)生一種或幾種元素的活性原子被工件外表吸收，并向表層一定深度擴(kuò)散，從而改變其表層化學(xué)成分、組織和性能的一種熱處理工藝方法。2、種類滲碳、滲氮〔氮化〕、碳氮共滲〔氰化〕、滲硼、滲金屬〔如滲鋁、滲鉻〕等。3、常用方法3-1滲碳

滲碳是把工件置于滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使活性碳原子產(chǎn)生并滲入工件表層的化學(xué)熱處理方法。2〕適用材料、組織性能優(yōu)點(diǎn)：更硬更耐磨；缺點(diǎn)：效率低、費(fèi)用高，并且易變形。4〕應(yīng)用一般應(yīng)用于受力較大、外表摩擦較大的低碳鋼件。如齒輪、軸類、鏈條、套筒等。(5).滲碳工藝滲碳材料０、１－０、２５％C碳鋼或低合金鋼滲碳方法氣體、液體、固體、真空滲碳(a)、氣體滲碳設(shè)備井式滲碳爐滲碳?xì)夥彰簹狻⒁夯蜌?；煤油、丙酮加熱溫?00℃±10℃加熱時(shí)間3-7h滲層深度外表碳濃度:0.85-1.05%C←←←過共析P＋Fe3CⅡ共析〔P〕亞共析（P＋F）心部3-2滲氮〔氮化〕3〕特點(diǎn)〔和滲C相比〕優(yōu)點(diǎn)：表層性能更優(yōu)良，變形小；缺點(diǎn)：效率低，費(fèi)用高，滲層淺，鋼種受限。4〕應(yīng)用在高溫腐蝕性介質(zhì)中工作，受力大，外表摩擦大的重要精密件，如航空齒輪。(5)鋼的滲氮工藝目的:提高硬度\耐磨性\疲勞性能\抗咬合性滲氮用鋼:38CrMoAl滲氮方法:氣體\離子(a).氣體滲氮加熱溫度500-570℃保溫時(shí)間20-70h滲層深度深層硬度1000-1200Hv〔b〕.離子滲氮溫度480-540℃氣氛:氨氣、氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚鈮毫Γ?33-1333Pa1大氣壓=101300Pa電壓：—500V電極：工件-陰極容器-陽(yáng)極滲氮時(shí)間：1/3-1/4氣體滲氮時(shí)間特點(diǎn)：無脆性白亮層40Cr滲氮空冷ε→ε+γ'→γ'→γ'+α→α→心部原始組織〔S回〕4%硝酸酒精溶液4540CrS回3-3碳氮共滲〔氰化〕碳氮共滲是同時(shí)向工件外表滲入活性碳原子和活性氮原子的一種化學(xué)熱處理工藝，因早期只使用劇毒的氰鹽〔NaCN或KCN〕作為介質(zhì)，故又名為氰化。根據(jù)氰化溫度的不同，氣體氰化又分為高溫氰化(900~950℃)、中溫氰化(800~870℃)和低溫氰化(500~600℃)三種工藝方法。鋼的碳氮共滲工藝〔1〕、中溫氣體碳氮共滲滲劑：煤油和氨氣溫度：820-880℃時(shí)間：4-5h滲層厚度：0、6-0、7mm〔2〕、中溫氣體碳氮共滲滲劑：尿素溫度：570℃時(shí)間：1-3h滲層厚度：0、01-0、02mm3-4滲硼(1)、方法：固體滲硼、氣體滲硼、電解鹽浴滲硼(2)、滲硼后的組織碳鋼、低合金鋼的滲硼組織形態(tài)，一般呈針狀或舌狀插入基體，它是由FeB和Fe2B所組成。滲硼層下有一增碳區(qū)，其厚度往往比滲硼層大假設(shè)干倍，稱為擴(kuò)散層。(3)、滲硼后的性能高的外表硬度和耐磨性，好的抗蝕性能。滲硼緩冷硼化物層→增碳層→基體4%硝酸酒精溶液T10鋼滲硼35CrMo鋼滲硼FeB+Fe2B1、選用原那么方法簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、少污染。2、考慮因素工件材料、