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1、2.4.4钢的表面热处理2.4.5钢的化学热处理2.4.4钢的表面热处理工艺感应加热火焰加热电接触加热电解加热工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。一.表面淬火(SurfaceHardening)一)定义:是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。二)工艺特征:通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。三)表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。四)表面淬火加工的方法:感应加热(高、中、工频)、火焰加热、电接触加热法等。1.感应加热表面淬火1)感应加热的基本
2、原理:*感应电流---涡流*集肤效应*淬火层深度(δ)与电流频率(f)的关系:δ=500/√f（mm）2)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。3)生产特点:淬火件的质量好;工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。2.火焰加热表面淬火1)火焰加热表面淬火的基本方法2)火焰加热表面淬火的特点:*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。2.4.5化学热处理(C
3、hemicalHeatTreatment)一)定义:将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。二)化学热处理的基本过程:2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。3.扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩散层。1.分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。2COCO2+〔C〕三)化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子必须是活性原子,而且具有较大的扩散能力。2.零件本身具有吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合,形成化合物。四)化学热处理的种类
4、:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。1.钢的渗碳(Carburizeofsteel)1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。4)方法:固体、气体、液体渗碳。5)工艺:加热温度为900～950℃;渗碳时间一般为3～9小时;6)渗碳后的组织:20CrMnTi1%CP+Fe3CⅡ0.2%CF+P少表面中心零件PP+F7)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7)渗碳后的热处理工艺8)热处理后的组织低碳M回+FM回+Cm+A残低碳合金钢低碳M回+FM回
5、+Fe3C+A残低碳钢心部组织表层组织钢种9)常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。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。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、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。8)常用的钢种:35CrM
6、o、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌钢)等。渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否需要热处理处理时间(h)处理温度(℃)名称需要3～9900～950渗碳不需要20～50500～600渗氮3.钢的碳氮共渗---氰化处理(Carbonitridingofsteel)1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)方法:固体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗高温中温低温4)工艺:合金结构钢HRC53～60中温气体碳氮共渗800～8601～8以渗碳为主0.5～0.8mm淬火+低温回火合金工具钢HRC54～63低温气体碳氮共
7、渗500～6001～6以渗氮为主0.1～0.4mm不需要材料性能名称温度(℃)时间(h)作用渗层热处理4.钢铁的氧化和磷化1）钢铁的氧化钢铁的氧化处理又称发蓝、发黑，指将钢铁件放入苛性钠、亚硝酸钠的溶液中处理，使其表面生成一层氧化膜，膜层一般呈蓝黑色或深黑色。含硅量较高的呈灰褐色和黑褐色。为提高氧化膜的耐蚀性，可在发蓝后浸油或经磷酸盐或重铬酸盐处理。2）钢铁的磷化钢铁的磷化是指钢铁在某些酸性磷酸盐为主的溶液中处理，使其表面沉积形成一层不溶于水的磷酸盐转化膜的过程。磷化层呈灰色和暗灰色的结晶状态，厚度为1~50微米。耐蚀能力为发蓝的2~10倍。END！感应加
8、热表面淬火示意图集肤效应示意图20钢渗碳缓冷组织(化染)580表
