钢的表面热处理资料讲解.ppt

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1、钢的表面热处理表面和心部性能要求不同的零件实例在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都有不能满足其要求。低碳钢：可满足心部要求，表面要求不能满足；高碳钢：可满足表面要求，心部要求不能满足；解决这一问题的方法是表面热处理和化学热处理仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理,也叫表面淬火。化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。让我们来学习钢的表面热处理吧。。。。。。一、钢的表面淬火按照实现方式，表面淬火可分为：感应加热表面淬火

2、火焰加热表面淬火1、感应加热表面淬火原理分类应用特点1)、感应加热表面淬火原理感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，靠近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行180-200℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。感应加热表面淬火示意图原理图实物模型2)、电流频率与淬硬深度的关系在淬火温度状态下，电流透入的

3、深度与感应电流的频率有关，电流频率越高，电流透入深度越薄，淬火后硬化层也就越薄。感应加热表面淬火分类名称频率（HZ）淬硬深度（mm)适用零件高频感应加热100~1000K0.2~2中小型，如小模数齿轮，直径较小的圆柱型零件中频感应加热500~100002~8中大型，如直径较大的轴，大中等模数的齿轮工频感应加热5010~15以上大型零件，如直径大于300mm的轧辊及轴类零件3)、感应加热表面淬火应用范围一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采用正火或调质

4、。感应加热淬火零件的加工工艺路线为：下料-----锻造-----调质或正火------切削加工-----感应加热淬火+低温回火-----精加工-----检验4)、感应加热表面淬火特点高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（Ac3以上80℃～150℃)进行的,因此晶核多,且不易长大，组织细小。表面层淬得马氏体后,由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力,显著提高工件的疲劳强度。因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。工艺设备较

5、贵，维修调整困难，对于形状复杂的零件的感应器不易制造。2、火焰加热表面淬火概念:火焰加热表面淬火是用乙炔－氧或煤气－氧等火焰加热工件表面，进行淬火。特点:设备简单,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。火焰加热表面淬火示意图二、化学热处理将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。化学热处理的基本过程:吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩

6、散层。分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。2COCO2+〔C〕1.钢的渗碳(Carburizeofsteel)1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。目的:获得具有表硬里韧性能的零件。用钢:低碳钢和低碳合金钢。方法:固体、气体、液体渗碳。2)、渗碳方法:固体、气体渗碳零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱固体渗碳法示意图3)、气体渗碳气体渗碳法是把工件置于密封的井式气体渗碳炉中，通入渗碳剂，并加热到渗碳温度900-950℃（常用930℃），使工件在高温的气氛中进行渗碳。渗碳时间一般为3～9小时;炉内的渗碳气氛主要由滴入炉内的煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有机液体在高温下分解

7、而成，主要由CO、CO2、H2和CH4等组成。气体渗碳法示意图渗碳后的组织:1%CP+Fe3CⅡ0.2%CF+P少表面中心零件PP+F20钢渗碳缓冷组织渗碳后的热处理工艺时间温度930℃850℃方案1方案2渗碳淬火加热2.钢的渗氮(Nitridationofsteel)1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。3)用钢:中碳合金钢。4)方法:气体渗氮。渗氮炉5)工艺:加热温度500～600℃;保温时间0.3～0.5mm/20～50h。6)热处理特点:渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。7)渗氮处理后的组织表层:Fe4N、F

8、e2N、AlN、CrN、