工艺第10章 钢的表面淬火.ppt

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1、第四章　钢的表面热处理目　录一、表面淬火的目的、分类及应用二、表面淬火工艺原理三、表面淬火方法钢的表面热处理定义：表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的。目的：表层为马氏体，心部为淬火前组织（调质或正火状态）。表层硬度高，心部韧性好。表面淬火是强化金属材料表面的重要手段之一。表面淬火可提高硬度、耐磨性，与心部组织相配合，获得强韧性、高疲劳强度。一、表面淬火的目的、分类及应用钢的表面热处理表面淬火的加热能量密度极高，因此，表面淬火常以供给表面能量的形式不同

2、而命名及分类。目前表面淬火可以分成以下几类：1、感应加热表面淬火2、火焰加热表面淬火3、电接触加热表面淬火－利用电阻发热进行加热（低电压大电流）4、电解液加热表面淬火5、激光加热表面淬火6、电子束（等离子）加热表面淬火分类：钢的表面热处理表面淬火主要应用于中碳调质钢或球铁件；高碳钢表面淬火后由于心部塑、韧性低，应用较少；低碳钢表面淬火后强化效果不明显，很少应用。表面淬火的应用：钢的表面热处理1、钢在非平衡加热时的相变特点表面淬火时的能量密度很高，钢处于非平衡加热，钢在非平衡加热时有如下特点：1）在一定的加热速度范围内，临界点随

3、加热速度的增加而提高；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）快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响。二、表面淬火工艺原理钢的表面热处理2、表面淬火的金相组织钢件经表面淬火后的金相组织与钢种、淬火前的原始组织及淬火加热时沿截面温度的分布有关。原始组织为退火状态的共析钢：淬火以后金相组织自表面向心部应分为三区，马氏体区(M)(包括残余奥氏体)＋马氏体加珠光体(M十P)＋珠光体(P)区。原始组织为正火状态的45钢：较复杂，如果采用的是淬火烈度很大的淬火介质，淬火后其金相组

4、织自表面向中心可分为四区，马氏体区(M)＋马氏体加铁素体(M+F）＋马氏体加铁素体加珠光体区＋珠光体加铁素体。这里所以出现马氏体加珠光体区，因快速加热时奥氏体是在一个温度区间、井非在一个恒定温度形成的，其界限相当于沿截面温度曲线的奥氏体介始形成温度及奥氏体形成终了温度。钢的表面热处理原始组织为调质状态45钢由于回火索氏体为粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上的均匀组织，淬火组织也较均匀。Ac1-Ac3温度区的淬火组织中，未溶铁素体分布比较均匀；Ac1-至相当于调质回火温度区（C区），由于其温度高于原调质回火温度而又低于临界点，因此

5、将发生进一步回火现象。表面淬火将导致这一区域硬度下降。钢的表面热处理1）表面硬度快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。与加热温度及加热速度有关，快速加热时奥氏体成分不均匀性、奥氏体晶粒及亚结构细化。2）耐磨性快速表面淬火的耐磨性优于普通淬火的。与其奥氏体晶粒细化、奥氏体成分的不均匀，表面硬度较高及表面压应力状态等因素有关。3）疲劳强度表面淬火可显著提高零件的抗疲劳性能。原因：除与表层本身的强度增高外，主要是因为在表层形成很大的残余压应力。3、表面淬火后的性能钢的表面热处理三、表面淬火方法1、感应加热表面淬火定义：

6、利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，然后快速冷却，获得马氏体组织的工艺。原理：利用电磁感应原理，使工件表面产生感应电流（集肤效应）。钢本身具有电阻，产生热效应，加热工件表面，而后冷却，实现表面淬火。分类：高频加热淬火（100～500kHz）中频加热淬火（500～10000Hz）工频加热淬火（50Hz）钢的表面热处理快速灵活的感应加热表面淬火钢的表面热处理工艺：●设备频率的选择主要根据硬化层深度来选择。●比功率的选择（工件单位表面所吸收的电功率）频率一定时，要求硬化层深，比功率要小；相同硬化层深度时，频率较高，

7、比功率要小，频率较低，比功率要大。钢的表面热处理●冷却方式和冷却介质的选择喷射冷却法浸液冷却法埋油淬火法对细、薄工件或合金钢齿轮，为减小变形、开裂，可将感应器与工件同时放入油槽中加热，断电后冷却。回火工艺感应加热后一般只进行低温回火，以降低残余应力和脆性，而又不降低硬度。炉中回火：150～180℃，1～2h；自回火钢的表面热处理感应加热表面淬火的特点：●由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到相变临界点以上，而心部仍处于相变点以下。淬火后，由表及里为马氏体、马氏体＋铁素体＋屈氏体、铁素体＋珠光体＋索氏体组织；●工件表面

8、为细小的隐晶马氏体组织，硬度较普通淬火高（HRC2～3），脆性低，疲劳强度高，耐磨性高；●不易氧化和脱碳，变形小；●淬火层深度易于控制，易实现机械化和自动化。缺点：设备费用昂贵，维修困难，形状复杂的感应器不易制造，不适用单件生产。钢的表面热处理2、火焰加热表面淬火定义：用气体