表面热处理分析知识讲解.ppt

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1、表面热处理分析一、感应加热表面淬火工作原理：淬硬层深度（mm）分类高频感应加热f=200～300kHZδ=0.5～2.0mm中频感应加热f=2500～8000HZδ=2～10mm工频感应加热f=50HZδ=10～15mm特点（与普通淬火比较）加热速度快，温度高，生产效率高A晶粒细小，获得隐晶马氏体，强度硬度脆性表面产生压应力，疲劳强度氧化脱碳表面质量耐磨性心部无相变，刚性变形精度自动化程度高，但设备昂贵，耗电量大应用：大批量生产感应加热表面淬火齿轮的截面图感应加热表面淬火的一般工艺路线：锻造→退火或正火→粗加工→调质或正火→半精加工降低淬火应力稳定表面组织T加=160~200℃强化表面

2、，获得MT加=Ac3＋30~50℃细化晶粒，提高心部综合性能，为淬火做准备T加＝Ac3＋(30~50℃)消除锻造应力；调整硬度，便于机加工→感应加热表面淬火＋低温回火→精加工二、火焰加热表面淬火工作原理淬硬层深度δ=2～8mm特点简单、方便、成本低不易控制质量应用：单件、小批量生产火焰加热表面淬火示意图第二节化学热处理定义：分类：按渗入元素种类分为渗C、N、C－N、B、S、Si、Cr、Al、Cr－Al、V、Ti、Nb、……目的：强化表面，并使工件表面具有某种特殊性能。如耐磨、耐腐蚀等。特点：①可按零件心部要求选择材料，同时满足了表面和心部不同的性能要求；②零件外形不受限制；③生产周期长

3、，工艺复杂，成本高。基本过程：①分解：分解出渗入元素的活性原子；②吸收：活性原子被工件表面吸附；③扩散：渗入原子由工件表层向内扩散，形成具有一定深度渗层。钢件活性介质加热保温活性原子渗入工件表层表层的化学成分、组织、性能改变例如：渗碳CH4→2H2+[C]氮化2NH3→3H2+2[N]定义：钢件A化碳原子渗入钢件表层的过程。目的：表面WC硬度、耐磨性、疲劳强度心部具有一定的强度以及较高的塑韧性用途：表面受严重磨损，并承受较大冲击载荷的零件。要求表面硬度、耐磨性、疲劳强度高，心部良好的塑性、韧性渗碳用钢：低碳成分的普通碳素钢、优质碳素结构钢、合金结构钢，如15、20、20Cr、20CrM

4、nTi、20MnVB（一般0.15～0.30%C，渗碳后的表面达0.8～1.05％C）渗碳方法（按渗剂的状态分）：气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳、电解液渗碳、离子渗碳等。钢的渗碳加热在富C介质中保温淬火＋回火表硬里韧气体渗碳工艺参数的选择渗碳温度：900～930℃（Ac3＋50～80℃）渗碳时间：取决于渗碳层的深度（表8-1）渗层表面含碳量：wc＝0.8%～1.05%渗碳缓冷后组织（低碳钢）：气体渗碳设备－井式渗碳炉（录像）CH4→[C]+2H2CO→[C]+CO2CO+H2→[C]+H2O过程：分解吸附扩散气体渗碳基本过程（视频）表面心部P＋Fe3CⅡPP＋F常用渗碳剂：煤油、苯、甲醇

5、、丙酮、醋酸乙酯、天然气、煤气等气体渗碳（续）举例：低碳低合金钢工件的气体渗碳工艺曲线，如图所示：T／℃时间／h930℃取中间试样0.5赶气保温渗碳降温0赶气：使炉内气氛恢复到工艺要求保温：使工件温度均匀，40min～1h温度：一般900～940℃时间：根据渗层厚度确定渗剂：煤油、甲烷或丙酮气体渗碳（续）一般渗碳零件的工艺路线：锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工渗碳零件的特点：①表层硬（HRC58～62）、耐磨，心部韧性好；②渗层均匀；③渗碳温度高、晶粒粗大，必须进行渗后处理；④时间长，工艺复杂。渗碳层深度：一般，δ=0.5～2.5mm预备热处理最终热处理渗后处理：淬火

6、＋低温回火，此时零件组织为：表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透时）钢的渗氮（氮化）氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。1.氮化用钢：含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。常用钢种：38CrMoAl2.氮化温度：500～570℃；氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。3.常用氮化方法气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。离子氮化法是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层脆性小。井式气体氮化炉离子氮化炉（视频）4.渗氮的特点及应用优点：氮化件表面硬度高（1000-2000HV），耐磨性好。比渗碳高疲劳强度高。由于表面为压

7、应力状态。工件变形小。原因：氮化温度低，氮化后不需进行热处理。耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。应用：用于要求冲击载荷小、耐磨性和精度都很高的零件。如：一些精密机床的主轴和丝杠、精密齿轮、精密模具、仪表小轴、轻载齿轮、重要曲轴等。知识扩展----表面处理新技术一、热喷涂技术将热喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，用高压气流使其雾化并喷射于工件表面形成涂层的工艺称为热喷涂。利用热喷涂技术可改善材料的耐磨性、