化学热处理组织观察.ppt

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1、热处理原理、工艺及设备——化学热处理组织观察一、实验目的1、观察钢的渗碳、渗氮、渗硼试样金相形貌，认识渗层组织形貌与特性；2、了解钢的渗碳、渗氮、渗硼热处理工艺及渗层性能。二、实验内容化学热处理：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，以改变其表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。主要特点：表层不仅有组织的变化，而且有成分的变化，故性能改变的幅度大。主要作用：强化和保护金属表面。化学热处理的基本过程为：加热——将工件加热到一定温度使之有利于吸收渗入元素活性原子；分解——由化合物分解或离子转变而得到渗入元素活性原子；吸收——活性原子被吸附并溶入工件表

2、面形成固溶体或化合物；扩散——渗入原子在一定温度下，由表层向内部扩散形成一定深度的扩散层。1、钢的渗碳渗碳是将低碳钢件置于具有足够碳势的介质中，加热到奥氏体状态并保温，使其表层形成富碳层的热处理工艺，是目前机械制造业中应用最广的化学热处理工艺。齿轮用渗碳钢：20Cr、20CrMnTi、20CrMo、20CrMnMo、20MnCr5轴承用渗碳钢：SAE8620、SAE4320硬度：HRC58~63层深：1～2mm井式渗碳炉金相显微组织观察(20CrMnTi)1.低碳合金钢等温退火或渗碳后缓冷后观察渗层总层深=过共析+共析+亚共析（测至心部组织不变处）←←←过共析P＋Fe3CⅡ共析（P）亚共

3、析（P＋F）心部磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀金相显微组织观察2.低碳合金钢渗碳淬火试样（渗碳淬火后观察）材料：20CrMnTi，表层渗碳量0.8-1.0wt%。硬度：表面58-62HRC，心部35-45HRC。组织：渗层：针状M+A’+碳化物；心部：板条状M2、钢的渗氮（38CrMoAl）渗氮（又称氮化）是将氮渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性的一种化学热处理方法。渗氮包括普通渗氮和离子渗氮两大类。(1)普通渗氮（气体渗氮）渗氮气体：NH3＋N2；NH3+H2+O2渗氮温度：500～600℃渗氮时间：10～100小时渗层厚度：0.15～0.7毫米渗氮层硬度：HV950～12

4、00(HRC65～72)钢的渗氮金相组织第一层为ε相(Fe，Me)2N；第二层为扩散层，碳氮化合物及脉络状过渡层；心部组织为F+P。38CrMoAl钢渗氮层组织(2)离子渗氮离子渗氮又称辉光离子渗氮或等离子渗氮。是利用辉光放电现象，将含氮气体介质电离进行渗氮的工艺。优点：速度快，时间短，节约电能和气体；表面形成的白层很薄；变形小；适用各种材料。在气体介质中对工件同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺称为气体氮碳共渗。共渗后进行淬火和低温回火。广泛应用于模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨件的处理，但由于表层碳氮化合物层太薄，仅有0.01~0.02mm，不宜用于重载条件下

5、。C、N共渗淬火态金相组织（860℃，2-5h）：表层：针状马氏体+残余奥氏体+弥散分布的碳氮化物；过渡层：混合马氏体+残余奥氏体；心部：板条马氏体+残余奥氏体3、气体氮碳共渗（20Cr）4、钢表面渗硼渗硼工件组织由表及里为FeB→Fe2B→基体。渗入钢件表面的硼，形成白色Fe2B、FeB化合物，呈指状或齿状楔入基体。Fe2B脆性小，硬度高（1290-1680HV）、耐蚀、耐磨、红硬性高。FeB硬度更高（可达2300HV），脆性大，高耐磨。20钢渗硼T8钢渗硼三、实验报告要求：1、简述实验目的与实验过程；2、画出渗碳、渗氮、渗硼试样的由表至基体的组织形貌；3、简述零件渗碳、渗氮、渗硼的渗

6、层性能及用途。