工艺第4章钢的表面淬火

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1、实际工业生产中，零件的表面和心部承受不同的应力，要求具有不同的性能。第四章钢的表面淬火表面要求高强度高硬度，耐磨性，疲劳极限，而心部要保持足够的塑性，韧性，以承受一定的冲击力。第一节钢的表面淬火的目的分类及应用概念：表面淬火是指被处理的工件在表面有限深度范围内,加热到相变点以上,然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。简单的说，表面淬火是将钢快速加热至临界温度以上，然后快速冷却的过程。目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着淬火前的组织状态（调质或正火状态），以获得表面层

2、硬而耐磨，心部又有足够塑性，韧性的工件。分类（根据加热的热源不同）：感应加热表面淬火;火焰加热表面淬火;电接触加热淬火;电解液加热表面淬火;激光加热表面淬火;电子束加热表面淬火。根据交流电源的频率不同，可以分为三类：高频感应加热表面淬火；中频感应加热表面淬火；工频感应加热表面淬火。感应加热表面淬火示意图火焰加热表面淬火应用用于中碳调质钢或球铁制零件；低碳钢因效果不显著，很少应用；高碳钢因为脆性大，只在工具或高冷硬轧辊上。第二节表面淬火工艺原理一、钢非平衡加热时的相变特点1、一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加

3、而提高；(Ac3和Accm极限1130℃)2、奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大；3、提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒；4、加快加热对过冷奥氏体转变及马氏体回火有明显影响。二、表面淬火的组织与性能1、表面淬火的金相组织其金相组织与钢种，淬火前的原始组织及淬火加热实验截面温度分布有关。淬火前为退火状态的共析钢表面淬火后的组织：表层：马氏体M；向内：珠光体P＋马氏体M；心部：原始组织珠光体。淬火前为正火状态的45钢表面淬火后的组织：表层：马氏体M；向内：铁素体F＋马氏体M；再向内：铁素体F＋珠光体P＋马氏体M；心

4、部：原始组织铁素体F＋珠光体P。思考：若45钢表面淬火前为调质状态，其表面淬火后的组织如何？2、表面淬火后性能表面硬度：快速加热，激冷淬火后表面硬度比普通淬火高。原因：奥氏体晶粒细化、成分不均匀。耐磨性：工件的耐磨性比普通淬火的高。原因：奥氏体晶粒细化、成分不均匀；表面硬度高；表面处于压应力状态。疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺，可以显著地提高零件的抗疲劳性能，降低缺口敏感性。原因：表面强度提高；表面形成很大的残余压应力。例如：40Cr，调质加表面淬火时疲劳极限σ-1＝324N/mm2,而调质态为235N/mm2，疲

5、劳强度的提高与淬硬层深度有一定关系。层浅，强化效果不显著；淬硬层深度增加，σ-1随层深的增加而增大；但淬硬层过厚时，表面残余压应力下降，σ-1反而降低。实验表明：在弯曲疲劳强度最高时的最佳淬硬层深度δ＝10～20％D（工件直径）。