钢的表面淬火和化学热处理研究.pdf

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1、2014年21期科技一向导◇科技论坛◇钢的表面淬火和化学热处理研究孟超(湖北襄樊441000)【摘要】在钢的表面热处理中，表面淬火和化学热处理是最为常用的两种工艺手法。本文着重介绍了钢的表面淬火和化学热处理的方法和特点，并分析了两种手法各自的优缺点和实际应用。【关键词】钢；表面淬火；化学热处理1．钢的表面热处理2-2间接加热钢表面淬火随着社会发展的不断前进，对钢类材料的锻造要求也不断提高。未对钢类表面层物质进行直接接触加热．而是采用其他手段．例如何进一步加强钢材料的加工质量和使用寿命．始终是研究界不断进如电磁感应等间接对钢类表面层物质进行非接触型加热．称之为间接行探索的课题之一。而钢的表面热处

2、理技术正是提高钢材料加工质量加热钢表面淬火法。工业中有感应加热表面淬火、电加热表面淬火、电和使用寿命的必备步骤。一些特定工作状态下的金属．例如汽车的转子束表面淬火和电解液加热表面淬火等动齿轮，曲轴等工作零件，要求钢表面具有很高的硬度和耐力，而内部3．钢的化学热处理尤其是心部则需要具备一定的韧性Ⅲ若要达到此类要求．仅仅依靠材化学热处理是钢的表面热处理工艺中至关重要的一种技术手料本身的特点是无法达到的．高碳钢表面硬度高但内部缺乏一定韧段。不同于表面淬火．化学热处理是将钢材料放到含有某些化学物性．低碳钢内部韧性好但外部坚硬度有所欠缺因此使用合适的表面质的介质中进行加热保温．使介质中的化学原子渗入钢表

3、层或形成热处理方法可以完美的解决这类问题．有效提高钢材料的使用效率．某种化学覆盖层．改变钢表面的化学成分．从而使钢材料的表面达降低成本。钢的表面热处理技术原理是对钢类金属材料表面采用加热到特定的性能。在对钢表面进行化学热处理之前通常会结合其它和冷却的手段达到改变其自身力学性能目的的一种热处理技术．通过热处理工艺．以使渗透层结合处达到钢表面和内部在组成性能方面加热达到某个特定的临界点．之后通过冷却的手段改变钢的原有特的完美过渡。化学热处理的方式较多．根据掺人元素的不同，钢的化性。钢的表面热处理过程曲线如图1所示学热处理可以分为渗碳、渗氮、渗铝、渗铬、碳氮共渗、铝铬共渗等。采取不同的掺入元素可以使

4、钢得到不同的表面特性．掺人碳氮可以提高钢表面的硬度和耐磨度．掺人铝铬可以提高钢表面的耐热性和抗氧化性。不论采用哪种化学热处理手段．钢的化学热处理过程都包含三个基本步骤，即化学物质的分解，吸收和扩散。图1表面热处理过程曲线图3．1化学物质分解目前工业上广泛采用的钢的表面热处理技术有两种．分别为表面在特定的环境和温度下．化学物质通过分解反应进行分解．生成淬火嘞化学热处理方，两种方法具有各自的处理过程和特点应用。能够渗入钢表面的化学原子：若对分解时间及原子活性有相应的要2．钢的表面淬火求，还可以在化学分解时加入合适的催化剂，加速分解过程。对钢进行表面淬火处理的一般过程为将钢材料的表面层快速加3．2化

5、学原子吸收热，达到临界温度值时急速冷却淬硬至一定深度．使外部坚硬化的同通过分解反应得到化学原子后．将化学原子附着于钢表面．渗透时保持心部组织的初始状态．具有一定的韧性和塑性因此根据加热到钢材料的晶格之中不同的渗透原子在进入钢表面后会产生不同的钢表面温度的方式不同．钢表面淬火方式可以分为直接加热钢表面淬状态．通常情况下．一些非金属元素．例如碳氮等由于其原子的半径较火和间接加热钢表面淬火手段小．溶入钢表面中会形成间隙固溶体．而金属元素由于其原子的半径通常较大．大多溶人钢表面后形成置换固溶体2．1直接加热钢表面淬火对钢类材料的表面层物质进行直接接触加热即为直接加热钢表3-3化学原子扩散面淬火法。这种

6、方法最常见的有火焰加热表面淬火和激光加热表面淬当钢表面吸收化学原子时．钢表面的原子浓度提高而内部原子浓火．前者进行工作时采用乙炔或煤气和氧气的混合气体燃烧产生火度较低．这样便形成了钢表面与内部的化学原子浓度差．这时原子就焰，直接喷射到钢表面快速加热，达到淬火温度时采用喷水或其他降会沿着浓度较低的方向移动．从而形成扩散效应．得到一定厚度的渗透层。温液体实施冷却；后者采用高密集度的激光对钢表面进行聚焦照射加热，照射结束时激光点周围部分金属吸收大量的热．使钢表面迅速冷4．两种钢表面热处理手段的优缺点却．实现表面淬冷虽然表面淬火和化学热处理手段都能够很好的改善钢表面的与传统火焰淬火的方法相比。激光淬火

7、由于其高功率的工作密度物理化学性质．降低生产周期．提升使用寿命．但不同处理手段皆和急热急冷的工作状态转化．使钢表面的温度变化梯度高．有效形成有各自的优点和不足．下面简要介绍这两种钢表面热处理的优缺一层极高硬度的表面淬火层．比普通表面淬火的硬度高10％一30％．深点。度达到0．1—0．3mm。经激光加热表面淬火后的钢表面耐磨性比原始表4．1表面淬火的优势和不足面提高了5倍左右，有效延长了刚类材料的使