钢的热处理及表面处理.ppt

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1、第六章钢的热处理及表面处理第一节　概述改变钢性能的主要途径，一是合金化，加入合金元素，调整钢的化学成分；二是进行热处理。本章主要介绍钢的热处理原理与工艺方法。钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺.１．热处理分类整体热处理（退火、正火、淬火、回火）表面热处理（火焰、感应、激光、CVD/PVD）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素、多元共渗）２、热处理目的改变组织和性能，不改变形状和尺寸，提高使用性能，最大限度发挥钢材性能潜力。３、热处理设备箱式电炉、盐炉第二节钢在加热时的组织转变１、奥氏体形

2、成形核、长大、残余奥氏体溶解、奥氏体均匀化。２、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素晶粒度：起始、实际和本质晶粒度影响因素：温度、时间、合金元素、原始组织。第三节　钢在冷却时的组织转变一、珠光体型转变１、珠光体　P　A1-650℃２、索氏体　S　650-600℃３、托氏体　T600-550℃４、相变特点：扩散型相变Fe和C原子迁移晶格重构二、贝氏体(B)转变550-Ms℃１、上B550-350℃形态：羽毛状２下B350-Ms形态：针状３转变特点：半扩散型转变碳原子迁移，铁原子不迁移三、马氏体（M）转变1、晶体结构　体心正方２、形态　板条、片状、混合M３、亚结

3、构：位错　孪晶４、性能５、转变特点：无扩散、切变共格和表面浮凸、变温形成、高速长大、转变不完全性。四、过冷奥氏体转变曲线１、过冷奥氏体等温转变曲线A建立　金相法　热分析法　膨胀法B分析C影响　碳、合金元素、加热温度、保温时间２、过冷奥氏体连续冷却转变曲线第四节　钢的退火与正火一、退火　（炉冷）１、完全退火２、球化退火３、等温退火４、均匀化退火５、去应力退火二、正火AC3＋３０－５０℃　空冷第五节　钢的淬火一、淬火温度选择二、淬火介质三、常用淬火方法１、单液淬火２、双液淬火３、分级淬火４、等温淬火第六节　钢的淬透性１、概念２、影响淬透性的因素C，（Co）合金元素、

4、奥氏体化温度３淬硬性和淬透性第七节　钢的回火１、目的２、回火种类低温回火150-250℃中温回火350-500℃高温回火500-650℃３、回火脆性一类　２００－３５０℃二类　４００－６５０℃（Cr　Ni　Mn）加Mo可推迟。第八节　钢的表面淬火１、目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性２、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到表面强化３、常用钢种及预先热处理工艺：0.4-0.5%C优质碳钢；正火或调质基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁４、分类　感应、火焰、电接触、激光加热一、感应加热表面淬火１、原理集肤效应２、加热频率高频１００－５

5、００ｋHZ　常用　２００－３００ｋHZ功率　３０－４００kW淬硬深度０、５－３mm中频５００HZ-10ｋHZ　常用　２、５ｋHZ功率　５０－５００kW淬硬深度２－１０mm工频５０HZ功率　１０００－２０００kW淬硬深度１０－２０mm　热透层７０mm３、技术要求表面硬度中碳钢５０－５５HRC淬硬层深度半径的１／５－１／１０淬硬区分布轴端保留２－８mm花键　淬硬区大于花键５－８mm预先热处理调质或正火二、其他加热淬火方法火焰加热表面淬火电接触加热表面淬火激光加热淬火第九节　钢的化学热处理定义　将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入零件表层，以

6、改变其表面化学成分、组织和性能工艺。分类　渗碳　渗氮　渗硼　渗金属渗入法　化学热处理过程分解　分解活性原子　CH4－２H２＋（C）吸收　活性原子与基体形成化合物或固溶体扩散　活性原子向工件内部迁移一、渗碳渗碳材料　０、１－０、２５％C　碳钢或低合金钢渗碳方法　气体、液体、固体、真空渗碳１、气体渗碳设备　井式渗碳炉渗碳气氛　煤气、液化石油气；煤油、丙酮加热温度　900℃±10℃加热时间3-7h渗层深度0.4-1.6mm表面碳浓度:0.85-1.05%C2.固体渗碳设备　箱式电阻炉渗碳气氛　木炭+碳酸钠加热温度　930℃±10℃加热时间3-7h渗层深度0.4-1.6

7、mm表面碳浓度:0.85-1.05%渗后不能直接淬火适合小件和单件3真空渗碳比气体渗碳节约时间2/3.4.渗碳后热处理预冷直接淬火缓冷一次淬火缓冷二次淬火二.钢的渗氮目的:提高硬度耐磨性疲劳性能抗咬合性渗氮用钢38CrMoAl渗氮方法:气体离子1.气体渗氮加热温度500-570℃保温时间20-70h渗层深度0.2-0.5mm深层硬度1000-1200Hv2.离子渗氮温度480-540℃气氛:氨气、氮气和氢气混合气压力：133-1333Pa1大气压=101300Pa电压：—500V电极：工件-阴极容器-阳极渗氮时间：1/3-1/4气体渗氮时间特点：无脆性白

8、亮层三、钢的碳氮共渗1、