热处理原理与工艺 教学课件 作者 赵乃勤 第10章　表面热处理及热处理新工艺.ppt

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1、第10章　表面热处理及热处理新工艺10.1　表面热处理10.1.1　高频感应淬火10.1.2　激光表面处理10.1.3　火焰表面处理10.2　形变热处理10.2.1　高温形变热处理10.2.2　低温形变热处理10.2.3　控轧控冷10.3　其它热处理10.3.1　真空热处理10.3.2　淬火-分配(Q-P)工艺［10］第10章　表面热处理及热处理新工艺5.6.1已经述及，将中碳高硅钢先经淬火至Ms～Mf之间一定的温度，形成一定数量的马氏体和残留奥氏体，再在Ms～Mf间或在Ms以上一定的温度等温，由于钢中含Si、Al(甚至P)元素，能阻碍Fe3C的析出，使碳由马氏体向奥

2、氏体中分配，形成富碳残留奥氏体，这种工艺称为马氏体型钢热处理的新工艺——淬火-分配工艺(QuenchingandPartitioningProcess，“Q-P”工艺)。该工艺是由美国科罗拉多州矿业学院的Speer等人研究提出的。与淬火-回火的传统工艺不同，Q-P新工艺为了稳定残留奥氏体，利用钢中Si、Al(甚至P)等能阻碍Fe3C析出的元素，使碳自马氏体分配到奥氏体中，奥氏体因为富碳，在再次冷却时不会转变为马氏体，为高强度钢兼具韧性提供了新的途径。10.3.3　亚共析钢的亚温淬火［12-14］10.3.4　超细化热处理(循环热处理）［12⁃15］10.1　表面热处理

3、零件表面很容易受到各种类型的损伤，许多破坏往往是从表面开始的。例如，表面疲劳裂纹的扩展会导致整个零件破坏；不均匀磨损或腐蚀造成的表面沟痕会引起应力集中，成为断裂的起源。10.1.1　高频感应淬火1.感应加热的基本原理及特点2.高频感应加热时钢的相变特点3.高频感应淬火后的组织4.高频感应淬火后工件的力学性能5.高频感应淬火工艺6.表面淬火适用材料1.感应加热的基本原理及特点图10-1　感应淬火装置示意图2.高频感应加热时钢的相变特点(1)奥氏体转变的临界温度升高　高频感应加热时加热速度很快，使奥氏体转变的临界温度Ac1、Ac3、Accm升高。(2)奥氏体晶粒较细　感应

4、加热时速度很快，奥氏体的晶粒变细。(3)奥氏体成分不均匀　加热速度升高时，奥氏体相变温度升高。2.高频感应加热时钢的相变特点表10-1　感应加热的分类及应用电流频率淬硬层深度/mm应　　用高频　200～300kHz0．5～2．0中小模数齿轮及中小尺寸轴类零件超音频　30～60kHz2．5～3．5用于齿轮（m=3～6）、花键轴表面轮廓淬火，以及凸轮轴、曲轴等表面淬火中频　2～8kHz2～10较大尺寸轴和大中模数的齿轮等的表面淬火工频　50Hz10～15较大直径零件的穿透加热及大直径零件（如轧辊、火车车轮等）的表面淬火(1)奥氏体转变的临界温度升高高频感应加热时加热速度很

5、快，使奥氏体转变的临界温度Ac1、Ac3、Accm升高。(2)奥氏体晶粒较细图10-2　不同加热速度对奥氏体晶粒大小的影响(3)奥氏体成分不均匀加热速度升高时，奥氏体相变温度升高。3.高频感应淬火后的组织图10-3　45钢高频感应淬火后的组织和硬(x为淬硬层深度)4.高频感应淬火后工件的力学性能(1)表面硬度及耐磨性　高频感应淬火后工件的表面硬度要比普通淬火后高2～5HRC，耐磨性比普通淬火也要高。(2)疲劳强度　高频感应淬火可有效地提高零件的弯曲及扭转疲劳强度，通常小型零件可提高2～3倍，而大型零件可提高20%～30%。(3)冲击韧性和强度　高频感应加热细化了组织

6、，可显著提高零件的冲击吸收能量，这主要是通过降低材料的脆性转变温度而达到目的的。(1)表面硬度及耐磨性　。图10-4　不同碳含量的钢经普通淬火与高频感应淬火后表面硬度的差别(2)疲劳强度高频感应淬火可有效地提高零件的弯曲及扭转疲劳强度，通常小型零件可提高2～3倍，而大型零件可提高20%～30%。(3)冲击韧性和强度高频感应加热细化了组织，可显著提高零件的冲击吸收能量，这主要是通过降低材料的脆性转变温度而达到目的的。5.高频感应淬火工艺(1)预备热处理　表面淬火前必须进行预备热处理，其目的是：①提供均匀的原始组织，为表面淬火做好组织准备；②赋予心部良好的综合力学性能。(

7、2)淬火加热温度及方式的选择(3)电流频率及单位表面功率的选择　根据工件尺寸及硬化层深度要求，合理选择电流频率和单位表面功率，确定合适的加热时间。(4)高频感应淬火的冷却　高频感应淬火时多数情况下都采用喷射冷却，淬火介质从零件周围喷射器的小孔中喷向零件，使之快速冷却。(5)高频感应淬火后的回火　高频感应淬火后应进行适当的回火，以减小内应力，达到所要求的力学性能。(1)预备热处理表面淬火前必须进行预备热处理，其目的是：①提供均匀的原始组织，为表面淬火做好组织准备；②赋予心部良好的综合力学性能。(2)淬火加热温度及方式的选择1)加热温度的确定。2)加热方