金屬材料的改性處.ppt

1、第五章 金屬材料的改性處理,改善金屬材料的性能，主要可以通過如下幾種途徑： 合金化 即加入合金元素，調(diào)整材料的化學(xué)成分?？娠@著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性，并使其具有耐蝕、耐熱等特殊性能 熱處理 即金屬材料通過不同的加熱、保溫和冷卻的方式，使其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以達(dá)到改善加工工藝性能和強(qiáng)化力學(xué)性能的目的 細(xì)晶強(qiáng)化 即通過增加過冷度和變質(zhì)處理細(xì)化晶粒，使金屬材料的強(qiáng)度、硬度和塑、韌性都得到提高。 冷變形強(qiáng)化 即對(duì)金屬材料進(jìn)行冷塑性變形，改變其組織、結(jié)構(gòu)，使強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降 本章主要介紹鋼的熱處理、鋼的表面強(qiáng)化處理、鑄鐵的改性處理等有關(guān)內(nèi)容,5.1金屬材料的改性處理理論基礎(chǔ),5.

2、1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 Fe-Fe3C相圖中，PSK、GS、ES三條線是鋼的固態(tài)平衡臨界溫度線，分別以A1、A3、Acm表示 但在實(shí)際加熱時(shí)，相變臨界溫度都會(huì)有所提高。為區(qū)別于平衡臨界溫度，分別以Ac1、Ac3、Accm表示 實(shí)際冷卻時(shí)，相變臨界溫度又都比平衡時(shí)的臨界溫度有所降低，分別以Ar1、Ar3、Arcm表示,圖5-1為這些臨界溫度線在Fe-Fe3C相圖上的位置示意圖。上述的實(shí)際臨界溫度并不是固定的，它們受到含碳量、合金元素含量、奧氏體化溫度、加熱和冷卻速度等因素的影響而變化,1.奧氏體的形成,以共析碳鋼為例，常溫組織為珠光體，當(dāng)溫度加熱到Acl以上時(shí)，必將發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變也是

3、由形核和核長(zhǎng)大兩個(gè)基本過程完成的。此時(shí)珠光體很不穩(wěn)定，鐵素體和滲碳體的界面在成分和結(jié)構(gòu)上處于有利于轉(zhuǎn)變的條件，首先在這里形成奧氏體晶核，隨即建立奧氏體與鐵素體以及奧氏體與滲碳體之間的平衡，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鄰近的鐵素體晶格改組為面心立方晶格的奧氏體。同時(shí)，鄰近的滲碳體不斷溶入奧氏體，一直進(jìn)行到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，這樣各個(gè)奧氏體的晶核均得到了長(zhǎng)大，直到各個(gè)位向不同的奧氏體晶粒接觸為止,由于滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)和含碳量都與奧氏體的差別很大，故鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變速度要比滲碳體向奧氏體的溶解快得多。滲碳體完全溶解后，奧氏體中碳濃度的分布是不均勻的，原來是滲碳體的地方碳濃度較高，原先是鐵素體的地

4、方碳濃度較低，必須繼續(xù)保溫，通過碳的擴(kuò)散獲得均勻的奧氏體,上述奧氏體的形成過程可以看成由奧氏體形核、晶核的長(zhǎng)大、殘留滲碳體的溶解和奧氏體的均勻化四個(gè)階段組成，圖2-1-2示意說明了轉(zhuǎn)變的整個(gè)過程,亞共析鋼和過共析鋼的完全奧氏體化過程與共析鋼基本相似。亞共析鋼加熱到Ac1以上時(shí)，組織中的珠光體先轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而組織中的鐵素體只有在加熱到Ac3以上時(shí)才能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。同樣，過共析鋼只有加熱到Accm以上時(shí)才能得到均勻的單相奧氏體組織,2. 奧氏體晶粒大小及影響因素,鋼的奧氏體晶粒的大小直接影響到冷卻后所得的組織和性能。奧氏體的晶粒越細(xì)，冷卻后的組織也越細(xì)，其強(qiáng)度、塑性和韌性愈好。因此在用材和熱

5、處理工藝上，如何獲得細(xì)的奧氏體晶粒，對(duì)工件最終的性能和質(zhì)量具有重要意義,1) 奧氏體晶粒度,晶粒度是表示晶粒大小的一種指標(biāo)，奧氏體晶粒度有三種不同的概念 起始晶粒度 是指珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變成奧氏體時(shí)其晶粒的大小 實(shí)際晶粒度 是指鋼在某個(gè)具體熱處理或熱加工條件下所獲得的奧氏體晶粒的大小 本質(zhì)晶粒度 表示鋼在規(guī)定條件下奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向,根據(jù)奧氏體晶粒在加熱時(shí)長(zhǎng)大的傾向性不同，將鋼分為兩類 一類是晶粒長(zhǎng)大傾向小的鋼，稱本質(zhì)細(xì)晶粒鋼 另一類是晶粒長(zhǎng)大傾向大的，稱本質(zhì)粗晶粒鋼 據(jù)冶金部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本質(zhì)晶粒度是將鋼加熱到93010、保溫38小時(shí)冷卻后，在顯微鏡下放大100倍測(cè)定的奧氏體晶粒的大小,本質(zhì)細(xì)

6、晶粒鋼在加熱到臨界點(diǎn)Ac1以上直到930晶粒并無(wú)明顯長(zhǎng)大，超過此溫度后,由于阻止晶粒長(zhǎng)大的氧化鋁等不熔質(zhì)點(diǎn)消失，晶粒隨即迅速長(zhǎng)大 本質(zhì)粗晶粒鋼，由于沒有氧化物等阻止晶粒長(zhǎng)大的因素，加熱到臨界點(diǎn)Acl以上，晶粒開始不斷長(zhǎng)大,在工業(yè)生產(chǎn)中，一般經(jīng)鋁脫氧的鋼大多是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，而只用錳硅脫氧的鋼為本質(zhì)粗晶粒鋼；沸騰鋼一般都為本質(zhì)粗晶粒鋼，而鎮(zhèn)靜鋼一般為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。需經(jīng)熱處理的工件一般都采用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。 為了評(píng)定奧氏體晶粒的大小，制定了奧氏體晶粒等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如圖5-3所示。一般結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒度分為8級(jí)，1級(jí)最粗，8級(jí)最細(xì)，一般認(rèn)為14級(jí)為粗晶粒，58級(jí)為細(xì)晶粒,2）影響奧氏體晶粒度的因素,加熱溫

7、度和保溫時(shí)間 隨著奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶界總面積減少而系統(tǒng)的能量降低。所以在高溫下奧氏體晶粒長(zhǎng)大是一個(gè)自發(fā)過程。奧氏體化溫度越高，晶粒長(zhǎng)大越明顯。在一定溫度下，保溫時(shí)間越長(zhǎng)越有利于晶界總面積減少而導(dǎo)致晶粒粗化,鋼的成分 奧氏體中含碳量增加時(shí)，奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向也增大，碳是一個(gè)促使鋼的奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素。如果碳以未溶碳化物的形式存在，則具有阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用 鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化物的元素(如Ti、V、Nb、Zr等)，能生成氧化物和氮化物的元素(如A1)，都會(huì)不同程度地阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。因?yàn)檫@些碳化物、氧化物和氮化物彌散分布在晶界上，起到了阻礙晶粒長(zhǎng)大作用。 Mn和P是促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素

8、，在熱處理加熱溫度的選擇和溫度控制中必須小心謹(jǐn)慎，以免晶粒長(zhǎng)大而導(dǎo)致工件性能下降,5.1.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變,鋼加熱奧氏體化后，再進(jìn)行冷卻，奧氏體將發(fā)生變化。因冷卻條件不同，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織結(jié)構(gòu)也不同，性能也會(huì)有顯著的差異。所以，冷卻過程是熱處理的關(guān)鍵工序，決定著鋼在熱處理后的組織和性能,熱處理的冷卻方式可分為兩種： 種是將奧氏體迅速冷至Ar1以下某個(gè)溫度，等溫停留一段時(shí)間，再繼續(xù)冷卻，通常稱之為“等溫冷卻”，見圖2-1-4中曲線1 另一種是將奧氏體以一定的速度冷卻，如水冷、油冷、空冷、爐冷等，稱為“連續(xù)冷卻”, 見圖2-1-4中曲線2,鋼在高溫時(shí)形成的奧氏體，過冷至Ar1以下，成為熱力學(xué)

9、上不穩(wěn)定狀態(tài)的過冷奧氏體?，F(xiàn)以共析鋼為例，討論過冷奧氏體在不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變形式及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能,1.過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(C曲線,1)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT圖)的建立 共析碳鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線通常采用金相法配合測(cè)量硬度的方法建立，有時(shí)需用磁性法和膨脹法給予補(bǔ)充和校核,如圖5-5所示。將一系列共析碳鋼薄片試樣加熱到奧氏體化后，分別迅速投入Ac1以下不同溫度的等溫槽中，使之在等溫條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)變，每隔一定時(shí)間取出一塊，立即在水中冷卻，對(duì)各試樣進(jìn)行金相觀察，并測(cè)定硬度，由此得出在不同溫度、不同恒溫時(shí)間下奧氏體的轉(zhuǎn)變量。并分別測(cè)定出過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變開始和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間，將所得結(jié)果標(biāo)注在

10、溫度與時(shí)間的坐標(biāo)系中，再將意義相同的點(diǎn)連接起來，即可得TTT圖 因曲線形狀如字母“C”，故又稱為C曲線。圖5-6為完整的共析鋼C曲線，圖中標(biāo)出了過冷奧氏體在各溫度范圍等溫所得組織和硬度。應(yīng)當(dāng)注意的是，這里時(shí)間采用了對(duì)數(shù)坐標(biāo)分度,2) 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能,C曲線上方一條水平線為A1線，在A1線以上區(qū)域奧氏體能穩(wěn)定存在。在C曲線中，左邊一條曲線為轉(zhuǎn)變開始線，在A 1線以下和轉(zhuǎn)變開始線以左為過冷奧氏體區(qū)。由縱坐標(biāo)軸到轉(zhuǎn)變開始線之間的水平距離表示過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變前所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為孕育期,由C曲線形狀可知，過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育期隨著等溫溫度而變化，C曲線鼻尖處的孕育期最短，過冷奧

11、氏體最不穩(wěn)定，提高或降低等溫溫度，都會(huì)使孕育期延長(zhǎng)，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加 C曲線中右邊一條線為轉(zhuǎn)變終止線，其右邊的區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，兩條曲線之間的區(qū)域?yàn)檗D(zhuǎn)變過渡區(qū)， 即轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過冷奧氏體共存區(qū) C曲線下方的兩條水平線： Ms(230)為馬氏體轉(zhuǎn)變的開始線 Mf(-50)為馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)束線,由C曲線圖可知，奧氏體在不同的過冷度有不同的等溫轉(zhuǎn)變過程，相應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，以共析鋼為例，根據(jù)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的不同特點(diǎn)，可劃分為三個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū),珠光體類型組織轉(zhuǎn)變區(qū) 過冷溫度在A1550之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體類型組織 如圖2-1-5所示，首先在奧氏體晶界或缺陷密集處形成滲碳體晶核，而后依靠周圍奧氏體不斷供給碳原

12、子而長(zhǎng)大，同時(shí)滲碳體晶核周圍的奧氏體中含碳量逐漸減少，于是-Fe晶格轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe晶格而成為鐵素體。鐵素體的溶碳能力很低，在長(zhǎng)大過程中將過剩的碳擴(kuò)散到相鄰的奧氏體中，使其含碳量升高，又為生成新的滲碳體核晶創(chuàng)造條件。這樣反復(fù)進(jìn)行，奧氏體就逐漸轉(zhuǎn)變成滲碳體和鐵素體片層相間的珠光體組織 隨著轉(zhuǎn)變溫度的下降，滲碳體形核和長(zhǎng)大加快，因此形成的珠光體變得越來越細(xì)，為區(qū)別起見。根據(jù)片層間距的大小，將珠光體類組織分為珠光體、索氏體、托氏體，其形成溫度范圍、組織和性能見表2-1-1,表2-1-1 共析碳鋼的三種珠光體類組織與性能,貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū) 過冷溫度在550Ms之間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體(B) 貝氏體是鐵素體及其分

13、布著彌散的碳化物所形成的亞穩(wěn)組織 奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，鐵原子基本不擴(kuò)散而碳原子尚有一定擴(kuò)散能力 當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度在550350范圍內(nèi)，先在奧氏體晶界上碳含量較低的地方生成鐵素體晶核，然后向晶粒內(nèi)沿一定方向成排長(zhǎng)大成一束大致平行的含碳微過飽和的鐵素體板條。在此溫度下碳仍具有一定的擴(kuò)散能力，鐵素體長(zhǎng)大時(shí)它能擴(kuò)散到鐵素體外圍，并在板條的邊界上分布著沿板條長(zhǎng)軸方向排列的碳化物短棒或小片，形成羽毛狀的組織，稱為上貝氏體(B上)，見圖5-7、圖5-8,當(dāng)溫度降到350Ms之間時(shí)，鐵素體晶核首先在奧氏體晶界或晶內(nèi)某些缺陷較多的地方形成，然后沿奧氏體的一定晶向呈片狀長(zhǎng)大。因溫度較低，碳原子的擴(kuò)散能力

14、更小，只能在鐵素體內(nèi)沿一定的晶面以細(xì)碳化物粒子的形式析出，并與鐵素體葉片的長(zhǎng)軸成5560。這種組織稱下貝氏體(B下)，在光學(xué)顯微鏡下呈暗黑色針葉狀，如圖5-9、圖5-10所示,貝氏體的力學(xué)性能完全取決于顯微組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)。上貝氏體中鐵素體較寬，塑性變形抗力較低。同時(shí)滲碳體分布在鐵素體之間，容易引起脆斷，在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用價(jià)值較低。下貝氏體組織中的片狀鐵素體細(xì)小，碳的過飽和度大，位錯(cuò)密度高。而且碳化物沉淀在鐵素體內(nèi)彌散分布，因此硬度高、韌性好，具有較好的綜合力學(xué)性能。共析鋼下貝氏體硬度為4555HRC，生產(chǎn)中常采用等溫淬火的方法獲得下貝氏體組織,馬氏體轉(zhuǎn)變 鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻到Ms溫度以下，則

15、發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。由于溫度很低，碳來不及擴(kuò)散，全部保留在-Fe中，形成碳在-Fe中過飽和的固溶體，即馬氏體(M) 此轉(zhuǎn)變屬非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變,Ms、Mf分別為馬氏體轉(zhuǎn)變的開始點(diǎn)和終止點(diǎn)。過冷奧氏體快速冷卻至Ms(230)則開始發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，直至Mf(-50)轉(zhuǎn)變結(jié)束。如僅冷卻到室溫，仍有一部分奧氏體未轉(zhuǎn)變而被保留下來。通常將奧氏體在冷卻過程中發(fā)生相變后，在環(huán)境溫度下殘存的奧氏體叫做殘余奧氏體，因此馬氏體轉(zhuǎn)變量主要取決于Mf線。奧氏體中的含碳量越高，Mf點(diǎn)越低，轉(zhuǎn)變后的殘余奧氏體量也就越多，如圖5-11所示,馬氏體的顯微組織形態(tài)主要有板條狀和片狀兩種 含碳量小于0.2時(shí)，馬氏體呈板條狀，如圖5-12所

16、示 含碳量大于1.0時(shí)，馬氏體呈片狀或針葉狀，如圖5-13所示 含碳量介于0.21.0的馬氏體，則是由板條狀馬氏體和片狀馬氏體混合組成，且隨著奧氏體含碳量的增加，板條狀馬氏體數(shù)量不斷減少，而片狀馬氏體逐漸增多 板條狀馬氏體和片狀馬氏體性能比較見表2-1-2,表2-1-2板條狀馬氏體和片狀馬氏體的性能,馬氏體的硬度主要與其含碳量有密切的關(guān)系。 如圖5-14所示，隨著含碳量的增加，馬氏體的 硬度增加，尤其在含碳量較低的情況下，硬度增加較明顯，但當(dāng)含碳量超過0.6%時(shí)硬度不再繼續(xù)增高，這一現(xiàn)象是由于奧氏體中含碳量增加，導(dǎo)致淬火后的殘余奧氏體的量增加而總的硬度下降之故,馬氏體的塑性和韌性也和含碳量有關(guān)

17、。因高碳馬氏體晶格的畸變?cè)龃螅慊饝?yīng)力也較大，往往存在許多內(nèi)部顯微裂紋，所以塑性和韌性都很差。低碳板條狀馬氏體中碳的過飽和度較小，淬火內(nèi)應(yīng)力較低，一般不存在顯微裂紋，同時(shí)板條狀馬氏體中的高密度位錯(cuò)是不均勻分布的，存在低密度區(qū)，為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提供了活動(dòng)余地，所以板條狀馬氏體具有較好的塑性和韌性。在生產(chǎn)上利用低碳馬氏體的優(yōu)點(diǎn)，常采用低碳鋼淬火和低溫回火工藝獲得性能優(yōu)良的回火馬氏體，這樣不僅降低了成本，而且得到了良好的綜合力學(xué)性能,3)影響C曲線的因素,含碳量的影響 含碳量對(duì)C曲線的形狀和位置有很大的影響。隨著奧氏體中含碳量的增加，其過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，C曲線的位置右移。應(yīng)當(dāng)指出，在常熱處理加熱條件下

18、，對(duì)過共析鋼規(guī)定淬火加熱溫度為Ac1以上3050，雖然鋼中的含碳量增大，但奧氏體中的含碳量并不增高，而未溶滲碳體量增多，可以作為珠光體轉(zhuǎn)變的核心，促進(jìn)奧氏體分解，因而C曲線左移。因此在通常的熱處理加熱條件下，對(duì)亞共析鋼，碳的增加將使C曲線右移；對(duì)過共析鋼，碳的增加將使C曲線左移；而共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右邊，如圖5-15所示,亞共析鋼、過共析鋼的C曲線和共析鋼的C曲線比較，亞共析鋼在奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變之前，有先共析鐵素體析出，C曲線圖上有一條先共析鐵素體線(圖5-15a)，而過共析鋼存在一條二次滲碳體的析出線(圖5-15c,合金元素的影響 除了鈷以外，所有的合金元素溶入奧氏體后，

19、都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右移。碳化物形成元素含量較多時(shí)，使C曲線的形狀也發(fā)生變化，如圖2-1-16所示。必須注意，合金元素如未完全溶入奧氏體，而以化合物(如碳化物)形式存在時(shí)，在奧氏體轉(zhuǎn)變過程中將起晶核作用，使過冷奧氏體穩(wěn)定性下降，C曲線左移。 除Co、Al之外，溶于奧氏體中的合金元素均會(huì)不同程度地降低馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ms與馬氏體轉(zhuǎn)變的終了溫度Mf，使鋼淬火到室溫時(shí)的殘余奧氏體量增加,加熱溫度和保溫時(shí)間的影響 隨著加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體的成分更加均勻，作為奧氏體轉(zhuǎn)變的晶核數(shù)量減少，同時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶界面積減少，這些都不利于過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變，從而提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，

20、使C曲線右移,作業(yè): 4-2 4-3 4-5 5-3 5-6 5-7 8-1 8-3 8-4 9-7 10-1 10-2 11-1,2. 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖,在生產(chǎn)實(shí)踐中，奧氏體大多是在連續(xù)冷卻中轉(zhuǎn)變的，這就需要測(cè)定和利用過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖(又稱CCT圖)，圖5-17中實(shí)線為共析碳鋼的CCT圖,1)CCT圖的特點(diǎn),圖中Ps線和Pf線分別表示過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始線和終了線。K線表示過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變中止線。凡連續(xù)冷卻曲線碰到K線，過冷奧氏體就不再繼續(xù)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，而一直保持到Ms溫度以下，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 從圖5-17可看出，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線位于等溫轉(zhuǎn)變曲線右下方

21、,這兩種轉(zhuǎn)變的不同處在于： 在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線中，珠光體轉(zhuǎn)變所需的孕育期要比相應(yīng)過冷度下的等溫轉(zhuǎn)變略長(zhǎng)，而且是在一定溫度范圍中發(fā)生的 共析碳鋼和過共析碳鋼連續(xù)冷卻時(shí)一般不會(huì)得到貝氏體組織,2)臨界冷卻速度,連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn) 變產(chǎn)物取決于冷卻速度，如圖5-17所示，與CCT曲線相切的冷卻曲線Vk叫做淬火臨界冷卻速度，它表示鋼在淬火時(shí)過冷奧氏體全部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變所需的最小冷卻速度。Vk值愈小，鋼在淬火時(shí)愈容易獲得馬氏體組織，即鋼接受淬火能力愈大。Vk稱為TTT圖的上臨界冷卻速度。相比之下，Vk Vk ?？梢酝茢?，在連續(xù)冷卻時(shí)用Vk作為臨界冷卻速度去研究鋼的接受淬火能力大小是

22、不合適的,圖5-17表明，按不同冷卻速度連續(xù)冷卻時(shí)，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成不同的產(chǎn)物： 5.5秒珠光體； 33秒珠光體和少量馬氏體； 138秒馬氏體和殘余奧氏體,2.2鋼的熱處理,鋼的熱處理(heat treatment)，是將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要性能的一種金屬加工工藝 通過熱處理，能有效地改善鋼的組織，提高其力學(xué)性能并延長(zhǎng)使用壽命，是鋼鐵材料重要的強(qiáng)化手段 機(jī)械工業(yè)中的鋼鐵制品，幾乎都要進(jìn)行不同的熱處理才能保證其性能和使用要求。所有的量具、模具、刃具和軸承，70%80%的汽車零件和拖拉機(jī)零件，60%70%的機(jī)床零件，都必須進(jìn)行各種專門的熱處理，才能合理的加

23、工和使用,鋼的熱處理可分為整體熱處理和表面熱處理兩大類 整體熱處理包括退火正火、淬火、回火 表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理 本節(jié)主要介紹整體熱處理各工藝的特點(diǎn)、操作及應(yīng)用。鋼的表面熱處理各工藝的特點(diǎn)、操作及應(yīng)用將在下一節(jié)中講述,2.2.1 退火和正火,退火與正火主要用于各種鑄件、鍛件、熱軋型材及焊接構(gòu)件，由于處理時(shí)冷卻速度較慢，故對(duì)鋼的強(qiáng)化作用較小，在許多情況下不能滿足使用要求。除少數(shù)性能要求不高的零件外，一般不作為獲得最終使用性能的熱處理，而主要用于改善其工藝性能，故稱為預(yù)備熱處理,退火與正火的目的有以下幾點(diǎn),消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形、開裂 改善組織，細(xì)化晶粒 調(diào)整硬度，改善切削性能

24、 為最終熱處理（淬火、回火）作好組織上的準(zhǔn)備,1.退火,退火是將鋼加熱至適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝 根據(jù)目的和要求的不同，工業(yè)上常用的退火工藝有： 完全退火 等溫退火 球化退火 去應(yīng)力退火 均勻化退火,1)完全退火,完全退火是將亞共析鋼加熱至Ac3以上3050，經(jīng)保溫后隨爐冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500以下在空氣中冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝,2) 等溫退火,等溫退火是將鋼加熱至Ac3以上3050，保溫后較快地冷卻到Ar1以下某一溫度等溫，使奧氏體在恒溫下轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體，然后出爐空冷的熱處理工藝 由于轉(zhuǎn)變?cè)诤銣叵逻M(jìn)行，所以組織均勻，而且可大大縮短退火

25、時(shí)間 完全退火和等溫退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu),3)球化退火,球化退火是將過共析鋼加熱至Ac1以上2040，保溫適當(dāng)時(shí)間后緩慢冷卻，以獲得在鐵素體基體上均勻地分布著球粒狀滲碳體組織的熱處理工藝 這種組織也稱為球化體，如圖5-18所示,4)去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火是將工件加熱至Ac1，以下100200，保溫后緩冷的熱處理工藝 其目的主要是消除構(gòu)件（鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件）中的殘余內(nèi)應(yīng)力 (5)均勻化退火 為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性，將其加熱到Ac3以上150200，長(zhǎng)時(shí)間(1015小時(shí))保溫后緩冷的熱處

26、理工藝，稱為均勻化退火或擴(kuò)散退火 目的是為了達(dá)到化學(xué)成分和組織均勻化，均勻化退火后鋼的晶粒粗大，因此一般還要進(jìn)行完全退火或正火,各種退火工藝規(guī)范見圖2-2-2,2.正火,正火是將工件加熱至Ac3或Accm以上3050，保溫后出爐空冷的熱處理工藝 正火與退火的主要區(qū)別是正火的冷卻速度稍快，所得組織比退火細(xì)，硬度和強(qiáng)度有所提高,正火主要應(yīng)用于以下幾方面,對(duì)于力學(xué)性能要求不高的零件，正火可作為最終熱處理 低碳鋼退火后硬度偏低，切削加工后表面粗糙度高。正火后可獲得合適的硬度，改善切削性能 過共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球?；?2.2.2 淬火,淬火是將

27、鋼件加熱至Ac3或Acl以上某一溫度，保溫后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體和(或)下貝氏體組織的熱處理工藝 目的是提高鋼的硬度和耐磨性 淬火是強(qiáng)化鋼件最重要的熱處理方法,1.鋼的淬火工藝,1）淬火溫度的選擇 碳鋼的淬火溫度可利用Fe-Fe3C相圖來選擇(見圖5-20所示)。 為了防止奧氏體晶粒粗化，一般淬火溫度不宜太高，只允許超出臨界點(diǎn)3050 對(duì)于亞共析碳鋼，適宜的淬火溫度一般為Ac3+3050，這樣可獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織。如果淬火溫度過高，則將獲得粗大馬氏體組織，同時(shí)引起鋼件較嚴(yán)重的變形。如果淬火溫度過低，則在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼的硬度不足，強(qiáng)度不高,對(duì)于過共析碳鋼，適宜的淬火溫

28、度一般為Ac1+3050，這樣可獲得均勻細(xì)小馬氏體和粒狀滲碳體的混合組織。如果淬火溫度過高，則將獲得粗片狀馬氏體組織，同時(shí)引起較嚴(yán)重變形，淬火開裂傾向增大；還由于滲碳體溶解過多，淬火后鋼中殘余奧氏體量增多，降低鋼的硬度和耐磨性。如果淬火溫度過低，則可能得到非馬氏體組織，鋼的硬度達(dá)不到要求 對(duì)于合金鋼，因?yàn)榇蠖鄶?shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大(Mn、P除外)，所以淬火溫度允許比碳鋼稍微提高一些，這樣可使合金元素充分溶解和均勻化，以便取得較好淬火效果,2）淬火冷卻介質(zhì),淬火時(shí)為了得到馬氏體組織，冷卻速度必須大于淬火臨界冷卻速度VK。但快冷又不可避免地造成很大的內(nèi)應(yīng)力，引起工件變形與開裂,因此，理想的淬

29、火冷卻介質(zhì)應(yīng)具有圖5-21所示的冷卻曲線。即只在C曲線鼻部附近快速冷卻，而在淬火溫度到650之間以及Ms點(diǎn)以下以較慢的速度冷卻,但實(shí)際生產(chǎn)中還沒有找到一種淬火介質(zhì)能符合這一理想淬火冷卻速度 常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、鹽水和油,水的冷卻能力很強(qiáng)，而加入510NaCl的鹽水，其冷卻能力更強(qiáng)。尤其在650550的范圍內(nèi)冷卻速度非?？欤笥?00s。但在300200的溫度范圍，冷卻能力仍很強(qiáng)，這將導(dǎo)致工件變形，甚至開裂。因而主要用于淬透性較小的碳鋼零件。 淬火油幾乎都是礦物油。其優(yōu)點(diǎn)是在300200的范圍內(nèi)冷卻能力低，有利于減小變形和開裂，缺點(diǎn)是在650550范圍冷卻能力遠(yuǎn)低于水，所以不宜用于碳鋼，通常

30、只用作合金鋼的淬火介質(zhì) 為減少工模具淬火時(shí)的變形，工業(yè)上常用熔融鹽浴或堿浴作為冷卻介質(zhì)來進(jìn)行分級(jí)淬火或等溫淬火,3）淬火方法,為保證淬火時(shí)既能得到馬氏體組織，又能減小變形，避免開裂，一方面可選用合適的淬火介質(zhì)，另一方面可通過采用不同的淬火方法加以解決 工業(yè)上常用的淬火方法有以下幾種： 單液淬火法 雙液淬火法 分級(jí)淬火法 等溫淬火法 局部淬火法 冷處理,單液淬火法,它是將加熱的工件放入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫的操作方法 例如：碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火等均屬單液淬火法(圖2-2-5中曲線1所示)。這種方法操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。但在連續(xù)冷卻至室溫的過程中，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋

31、，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象,雙液淬火法,對(duì)于形狀復(fù)雜的碳鋼件，為了防止在低溫范圍內(nèi)馬氏體相變時(shí)發(fā)生裂紋，可在水中淬冷至接近Ms溫度時(shí)從水中取出立即轉(zhuǎn)到油中冷卻，如圖5-22中曲線2所示，這就是雙液淬火法，也常叫水淬油冷法 這種淬火方法如能恰當(dāng)?shù)卣莆蘸迷谒械耐Ａ魰r(shí)間，即可有效地防止裂紋的產(chǎn)生,分級(jí)淬火法,鋼件加熱保溫后，迅速放入溫度稍高于Ms點(diǎn)的恒溫鹽浴或堿浴中，保溫一定時(shí)間，待鋼件表面與心部溫度均勻一致后取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝，如圖5-22中曲線3所示 這種淬火方法能有效地減小變形和開裂傾向。但由于鹽浴或堿浴的冷卻能力較弱，故只適用于尺寸較小、淬透性較好的工件,等

32、溫淬火法,鋼件加熱保溫后，迅速放入溫度稍高于Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴中，保溫足夠時(shí)間，使奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體后取出空冷，圖5-22中曲線4所示 等溫淬火可大大降低鋼件的內(nèi)應(yīng)力，下貝氏體又具有較高的強(qiáng)度、硬度和塑、韌性，綜合性能優(yōu)于馬氏體 適用于尺寸較小、形狀復(fù)雜，要求變形小，且強(qiáng)、韌性都較高的工件，如彈簧、工模具等 等溫淬火后一般不必回火,局部淬火法 有些工件按其工作條件如果只是局部要求高硬度，則可進(jìn)行局部加熱淬火的方法，以避免工件其它部分產(chǎn)生變形和裂紋 冷處理 為了盡量減少鋼中殘余奧氏體以獲得最大數(shù)量的馬氏體，可進(jìn)行冷處理，即把淬冷至室溫的鋼繼續(xù)冷卻到-70-80(也可冷到更低的溫度)，保持一段時(shí)

33、間，使殘余奧氏體在繼續(xù)冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 這樣可提高鋼的硬度和耐磨性，并穩(wěn)定鋼件的尺寸,4)鋼的淬透性和淬硬性,1) 淬透性 在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬層深度和硬度分布的特性稱為淬透性 一般規(guī)定，鋼的表面至內(nèi)部馬氏體組織占50處的距離稱為淬硬層深度 淬硬層越深，淬透性就越好。如果淬硬層深度達(dá)到心部，則表明該工件全部淬透,鋼的淬透性主要取決于鋼的臨界冷卻速度Vk。臨界冷卻速度越小，過冷奧氏體越穩(wěn)定，鋼的淬透性也就越好 合金元素是影響淬透性的主要因素。除Co和大于2.5的Al以外，大多數(shù)合金元素溶入奧氏體都使C曲線右移，降低臨界冷卻速度，因而使鋼的淬透性顯著提高 此外，提高奧氏體化溫度，將使奧

34、氏體晶粒長(zhǎng)大，成分均勻，奧氏體穩(wěn)定，使鋼的臨界冷卻速度減小，改善鋼的淬透性 在實(shí)際生產(chǎn)中，工件淬火后的淬硬層深度除取決于淬透性外，還與零件尺寸及冷卻介質(zhì)有關(guān),2) 淬硬性 鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力稱為淬硬性 它主要取決于馬氏體中的含碳量，合金元素對(duì)淬硬性影響不大,5)鋼的淬火變形與開裂,1) 熱應(yīng)力與相變應(yīng)力（組織應(yīng)力） 工件淬火后出現(xiàn)變形與開裂是由內(nèi)應(yīng)力引起的。內(nèi)應(yīng)力分為熱應(yīng)力與相變應(yīng)力 工件在加熱或冷卻時(shí)，由于不同部位存在著溫度差而導(dǎo)致熱脹或冷縮不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力 淬火工件在加熱時(shí)，鐵素體和滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，冷卻時(shí)又由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于不同組織的

35、比容不同，故加熱冷卻過程中必然要發(fā)生體積變化。熱處理過程中由于工件表面與心部的溫差使各部位組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)進(jìn)行而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為相變應(yīng)力,淬火冷卻時(shí)，工件中的內(nèi)應(yīng)力超過材料的屈服點(diǎn)，就可能產(chǎn)生塑性變形，如內(nèi)應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度，則工件將發(fā)生開裂。 2) 減小淬火變形、開裂的措施 對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)選用淬透性好的合金鋼，以便能在緩和的淬火介質(zhì)中冷卻 工件的幾何形狀應(yīng)盡量做到厚薄均勻，截面對(duì)稱，使工件淬火時(shí)各部分能均勻冷卻 高合金鋼鍛造時(shí)盡可能改善碳化物分布，高碳及高碳合金鋼采用球化退火有利于減小淬火變形 適當(dāng)降低淬火溫度、采用分級(jí)淬火或等溫淬火都能有效地減小淬火變形,2.2.3 回火,將淬火后

36、的鋼件加熱至Ac1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷至室溫的熱處理工藝稱為回火 鋼件淬火后必須進(jìn)行回火，其主要目的是： 減少或消除淬火應(yīng)力，減小變形，防止開裂 通過采用不同溫度的回火來調(diào)整硬度，減小脆性，獲得所需的塑性和韌性 穩(wěn)定工件的組織和尺寸，避免其在使用過程中發(fā)生變化,1)淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變,隨回火溫度的升高，淬火鋼的組織發(fā)生以下幾個(gè)階段的變化： 1) 馬氏體的分解 在100200回火時(shí)，馬氏體開始分解。馬氏體中的碳以碳化物(Fe2.4C)的形式析出，使過飽和程度略有減小，這種組織稱為回火馬氏體(M回)。因碳化物極細(xì)小，且與母體保持共格，故硬度略有下降,2) 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 在20

37、0300回火時(shí)，馬氏體繼續(xù)分解，同時(shí)殘余奧氏體也向下貝氏體轉(zhuǎn)變。此階段的組織大部分仍然是回火馬氏體，硬度有所下降 3) 回火托氏體的形成 在300400回火時(shí)，馬氏體分解結(jié)束，過飽和固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。同時(shí)非穩(wěn)定的碳化物也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的滲碳體，從而形成在鐵素體的基體上分布著細(xì)顆粒狀滲碳體的混合物，這種組織稱為回火托氏體(T回)，此階段硬度繼續(xù)下降,4) 滲碳體的聚集長(zhǎng)大 回火溫度在400以上時(shí)，滲碳體逐漸聚集長(zhǎng)大，形成較大的粒狀滲碳體，這種組織稱為回火索氏體(S回)，與回火托氏體相比，其滲碳體顆粒較粗大。隨回火溫度進(jìn)一步升高，滲碳體迅速長(zhǎng)大，而且鐵素體開始發(fā)生再結(jié)晶，由針狀形態(tài)變成等軸多邊形

38、,2)回火的種類及應(yīng)用,根據(jù)零件對(duì)性能的不同要求，按其回火溫度范圍，可將回火分為以下幾類： 1) 低溫回火(150250) 回火后的組織為回火馬氏體，基本上保持了淬火后的高硬度(一般為5864HRC)和高耐磨性，主要目的是為了降低淬火應(yīng)力 一般用于有耐磨性要求的零件，如刃具、工模具、滾動(dòng)軸承、滲碳零件等,2) 中溫回火(350500) 回火后的組織為回火托氏體，其硬度一般為3545HRC，具有較高的彈性極限和屈服點(diǎn)。因而主要用于有較高彈性、韌性要求的零件，如各種彈簧 3) 高溫回火(500650) 回火后的組織為回火索氏體，這種組織既有較高的強(qiáng)度，又具有一定的塑性、韌性，其綜合力學(xué)性能優(yōu)良 工

39、業(yè)上通常將淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，它廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。也可用于量具、模具等精密零件的預(yù)備熱處理。硬度一般為200350HBS,5.3 鋼的表面強(qiáng)化處理,在沖擊、交變和摩擦等動(dòng)載荷條件下工作的機(jī)械零件，如齒輪、曲軸，凸輪軸、活塞銷等汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床零件，要求表面具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而心部則要有足夠的塑性和韌度。如果僅從選材和普通熱處理工藝來滿足要求是很困難的。而表面強(qiáng)化處理，則是能滿足要求的合理選擇,5.3.1 鋼的表面熱處理,1. 鋼的表面淬火 表面淬火是種不改變表層化學(xué)成分，只改變表層組織的局

40、部熱處理方法。表面淬火是通過快速加熱，使鋼件表層奧氏體化，然后迅速冷卻，使表層形成一定深度的淬硬組織（馬氏體），而心部仍保持原來塑性、韌度較好的組織(退火、正火或調(diào)質(zhì)處理組織)的熱處理工藝,根據(jù)加熱方法的不同，表面淬火可分為: 感應(yīng)加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火 接觸電阻加熱表面淬火 電解液加熱表面淬火 激光加熱表面淬火 電子束加熱表面淬火等 下面主要介紹感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火和激光加熱表面淬火,1）感應(yīng)加熱表面淬火,感應(yīng)加熱表面淬火，是利用電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)、渦流和電阻熱等電磁原理，使工件表層快速加熱，并快速冷卻的熱處理工藝 感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，將工件放在銅管制成的感應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)一

41、定頻率的交流電通過感應(yīng)器時(shí)，處于交變磁場(chǎng)中的工件產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于集膚效應(yīng)和渦流的作用，工件表層的高密度交流電產(chǎn)生的電阻熱，迅速加熱工件表層，很快達(dá)到淬火溫度，隨即噴水冷卻，工件表層被淬硬。見圖5-24,感應(yīng)加熱時(shí)，工件截面上感應(yīng)電流的分布狀態(tài)與電流頻率有關(guān)。電流頻率愈高，集膚效應(yīng)愈強(qiáng)，感應(yīng)電流集中的表層就愈薄，這樣加熱層深度與淬硬層深度也就愈薄 因此，可通過調(diào)節(jié)電流頻率來獲得不同的淬硬層深度。常用感應(yīng)加熱種類及應(yīng)用見表5-3 感應(yīng)加熱速度極快，只需幾秒或十幾秒。淬火層馬氏體組織細(xì)小，機(jī)械性能好。工件表面不易氧化脫碳，變形也小，而且淬硬層深度易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，特別適合大批量生產(chǎn) 常用

42、于中碳鋼或中碳低合金鋼工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具鋼或鑄鐵件，一般零件淬硬層深度約為半徑的110時(shí)，即可得到強(qiáng)度、耐疲勞性和韌性的良好配合。感應(yīng)加熱表面淬火不宜用于形狀復(fù)雜的工件，因感應(yīng)器制作困難,表5-3 感應(yīng)加熱種類及應(yīng)用范圍,2）火焰加熱表面熱處理,火焰加熱表面淬火是應(yīng)用氧一乙炔(或其它可燃?xì)?火焰，對(duì)零件表面進(jìn)行加熱，隨之淬火冷卻的工藝 這種方法和其它表面加熱淬火法比較，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但生產(chǎn)率低，質(zhì)量較難控制 火焰加熱表面淬火淬硬層深度一般為26mm，通常用于中碳鋼、中碳合金鋼和鑄鐵的大型零件，進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)或局部修復(fù)加工，例如大型齒輪、軸

43、、軋輥等的表面淬火,3）激光加熱表面淬火,激光加熱表面淬火是一種新型的表面強(qiáng)化方法。它利用激光來掃描工件表面，使工件表面迅速加熱至鋼的臨界點(diǎn)以上，當(dāng)激光束離開工件表面時(shí)，由工件自身大量吸熱使表面迅速冷卻而淬火，因此不需要冷卻介質(zhì) 用于熱處理的激光發(fā)生器一般為CO2氣體激光器，最大輸出功率大于1000W 在激光淬火工藝中對(duì)淬火表面必須預(yù)先施加吸光涂層，該涂層由金屬氧化物、暗色的化學(xué)膜(如磷酸鹽)或黑色材料(如碳黑)組成。通過控制激光入射功率密度(103l05Wcm2)、照射時(shí)間及照射方式，即可達(dá)到不同淬硬層深度、硬度、組織及其它性能要求,激光硬化區(qū)組織基本上為細(xì)馬氏體。鑄鐵的激光硬化區(qū)組織為細(xì)馬

44、氏體加未溶石墨。淬硬層深度一般為0.30.5mm，硬度比常規(guī)淬火的相同含碳量的鋼材硬度高10左右。表面具有殘余壓應(yīng)力，耐磨性、耐疲勞性一般均優(yōu)于常規(guī)熱處理 激光加熱表面淬火后零件變形極小，表面質(zhì)量很高，特別適用于拐角、溝槽、盲孔底部及深孔內(nèi)壁的熱處理。工件經(jīng)激光表面淬火后，一般不再進(jìn)行其他加工就可以直接使用,2. 鋼的化學(xué)熱處理,化學(xué)熱處理是將鋼件置于活性介質(zhì)中加熱并保溫，使介質(zhì)分解析出的活性原子滲入工件表層，改變表層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝 化學(xué)熱處理的目的是提高工件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐熱性、耐蝕性和抗氧化性能等 常用的化學(xué)熱處理有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬等,1)滲

45、碳,滲碳是將工件置于滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使介質(zhì)分解析出活性碳原子滲人工件表層的化學(xué)熱處理工藝 滲碳適用于承受沖擊載荷和強(qiáng)烈摩擦的低碳鋼或低碳合金鋼工件，如汽車和拖拉機(jī)的齒輪、凸輪、活塞銷、摩擦片等零件 滲碳層深度一般為0.52mm，滲碳層的碳含量可達(dá)到0.81.1。滲碳后應(yīng)進(jìn)行淬火和回火處理，才能有效地發(fā)揮滲碳的作用 按滲碳所用的滲碳劑不同，可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳三類 生產(chǎn)中常用的滲碳方法主要為氣體滲碳,氣體滲碳，是將工件置于密閉的加熱爐中（如井式氣體滲碳爐），通入煤氣、天然氣等滲碳?xì)怏w介質(zhì)(或滴入煤油、丙酮等易于氣化分解的液體介質(zhì))，加熱到900950的滲碳溫度后保溫，工件在高

46、溫滲碳?xì)夥罩羞M(jìn)行滲碳的熱處理工藝 氣體滲碳的關(guān)鍵過程是滲碳劑在高溫下分解析出活性碳原子C，依靠工件表層與內(nèi)部的碳濃度差，不斷地從表面向內(nèi)部擴(kuò)散而形成滲碳層?；钚蕴荚由傻姆磻?yīng)為： 2COCO2+C；CH42H2+C；CO+H2H2O+C,氣體滲碳的滲層厚度與滲碳時(shí)間有關(guān)，在溫度900950下每保溫1小時(shí)，滲入厚度約增加0.20.3mm。低碳鋼滲碳緩冷后的顯微組織表層為珠光體和二次滲碳體，心部為原始的亞共析鋼組織，中間為過渡組織。一般規(guī)定，從表面到過渡層的1/2處稱為滲碳層厚度 氣體滲碳的滲碳層質(zhì)量好，滲碳過程易控制，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件較好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。但設(shè)備成本高，維護(hù)調(diào)試要求較

47、高，故不適宜單件和小批量生產(chǎn),2）滲氮,滲氮又稱氮化，是將工件置于含氮介質(zhì)中加熱至500560，使介質(zhì)中分解析出的活性氮原子滲人工件表層的化學(xué)熱處理工藝 滲氮層深度般為0.60.7mm 滲氮廣泛應(yīng)用于承受沖擊、交變載荷和強(qiáng)烈摩擦的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼重要精密零件，如精密機(jī)床絲桿、鏜床主軸、高速柴油機(jī)曲軸、汽輪機(jī)的閥門、閥桿等,為了有利于滲氮過程中在工件表面形成顆粒細(xì)小，分布均勻，硬度極高且非常穩(wěn)定的氮化物，氮化用鋼通常是含有Al、Cr、Mo等元素的合金鋼，最典型的氮化鋼是38CrMoAl，氮化硬度可達(dá)1000HV以上。 工件滲氮后，表面即具有很高的硬度及耐磨性，不必再進(jìn)行熱處理。但由于滲氮層很薄，且

48、較脆，因此要求心部具有良好的綜合力學(xué)性能，故滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以獲得回火索氏體組織,1)氣體滲氮 將工件置于井式爐中加熱至550570，并通入氨氣，氨氣受熱分解生成活性氮原子（2NH33H2+2N），滲入工件表面。滲氮保溫時(shí)間一般為2050h，氮化層厚度0.20.6mm 2) 離子氮化 將工件置于離子氮化爐內(nèi)，抽出爐內(nèi)空氣，待真空度達(dá)1.33Pa后通入氨氣，爐壓升至70Pa時(shí)接通電源，在陰極(工件)和陽(yáng)極間施加400700V的直流電壓，使?fàn)t內(nèi)氣體放電，迫使電離后的氮離子高速轟擊工件表面，并滲入工件表層形成氮化層。其最大優(yōu)點(diǎn)是氮化時(shí)間短，僅為氣體氮化的1/3左右，且滲層質(zhì)量好,3）碳氮共滲,

49、碳氮共滲是將碳和氮原子都滲入工件表層的一種化學(xué)熱處理工藝 碳氮共滲的方法有液體碳氮共滲和氣體碳氮共滲兩種，目前主要使用的是氣體碳氮共滲 氣體碳氮共滲又分為高溫(820880)以滲碳為主的氣體碳氮共滲，和低溫(560580)以滲氮為主的氣體氮碳共滲兩類 常用的共滲介質(zhì)是尿素、甲酰胺和三乙醇胺,氣體碳氮共滲的共滲層比滲碳層硬度高，耐磨性、抗蝕性和疲勞強(qiáng)度更好；比滲氮層深度大，表面脆性小而抗壓強(qiáng)度高；共滲速度快，生產(chǎn)率高，變形開裂傾向小 應(yīng)用于自行車、縫紉機(jī)、儀表零件，齒輪、軸類等機(jī)床、汽車的小型零件，以及模具、量具和刃具的表面處理,5.3.2 鋼的表面形變強(qiáng)化,鋼的表面形變強(qiáng)化主要用于提高鋼的表面

50、性能，已成為提高鋼的疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命的重要工藝措施。目前常用的有噴丸，滾壓和內(nèi)孔擠壓等表面形變強(qiáng)化工藝,1. 噴丸,噴丸是利用高速?gòu)椡枇鲝?qiáng)烈噴射工件表面，從而產(chǎn)生表面形變強(qiáng)化的工藝 彈丸流使工件表面層產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷塑性變形，形成極高密度的位錯(cuò)( 11012cm2)，使亞晶粒極大地細(xì)化，并形成較高的宏觀殘余壓應(yīng)力，因而提高工件的抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能 例：將1Crl3不銹鋼采用噴丸強(qiáng)化處理后，將試樣加載產(chǎn)生420MPa的拉應(yīng)力，并放入150的飽和水蒸汽中作應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。 結(jié)果未噴丸的在一周內(nèi)斷裂，而噴丸后的試樣到8周后才斷裂,常用的噴丸有鑄鐵彈丸(含2.753.60C，5865HRC，經(jīng)

51、退火提高韌性，硬度降低為3057HRC,彈丸直徑d=0.21.5mm)，鋼彈丸(含0.7C的彈簧鋼或不銹鋼，4550HRC,d=0.41.2mm)和玻璃彈丸(4650 HRC，d=0.050.4mm) 噴丸設(shè)備可采用機(jī)械離心式噴丸機(jī)或氣動(dòng)式噴丸機(jī),2. 滾壓,滾壓強(qiáng)化適用于外圓柱面，錐面，平面，齒面，螺紋，圓角，溝槽及其它特殊形狀的表面，滾壓加工屬于少無(wú)切削加工，能較容易地壓平工件表面的粗糙度凸峰，使表面粗糙度Ra達(dá)到0.40.1m，同時(shí)不切斷金屬纖維，增加滾壓層的位錯(cuò)密度，形成有利的殘余壓應(yīng)力，提高工件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度 例如，滾壓螺紋比車削螺紋提高生產(chǎn)率1030倍，抗拉強(qiáng)度提高20%30%

52、，疲勞強(qiáng)度提高50,謝謝大家,大學(xué)課件出品 版權(quán)歸原作者所有 聯(lián)系QQ ：910670854 如侵權(quán)，請(qǐng)告知，吾即刪 更多精品文檔請(qǐng)?jiān)L問我的個(gè)人主頁(yè) http:/,附贈(zèng)人生心語(yǔ),人生太短，聰明太晚,人生太短，聰明太晚(1,我們都老得太快卻聰明得太遲 把錢省下來，等待退休后再去享受 結(jié)果退休后，因?yàn)槟昙o(jì)大，身體差，行動(dòng)不方便，哪里也去不成。錢存下來等養(yǎng)老，結(jié)果孩子長(zhǎng)大了，要出國(guó)留學(xué)，要?jiǎng)?chuàng)業(yè)做生意，要花錢娶老婆，自己的退休金都被拗走了,人生太短，聰明太晚(2,當(dāng)自己有足夠的能力善待自己時(shí)，就立刻去做，老年人有時(shí)候是無(wú)法做中年人或是青少年人可以做的事，年紀(jì)和健康就是一大因素。小孩子從小就告訴他，養(yǎng)你

53、到高中，大學(xué)以后就要自立更生，要留學(xué)，創(chuàng)業(yè)，娶老婆，自己想辦法，自己要留多一點(diǎn)錢，不要為了小孩子而活我們都老得太快卻聰明得太遲，我的學(xué)長(zhǎng)去年喪妻。這突如其來的事故，實(shí)在叫人難以接受，但是死亡的到來不總是如此。學(xué)長(zhǎng)說他太太最希望他能送鮮花給他，但是他覺得太浪費(fèi)，總推說等到下次再買，結(jié)果卻是在她死后，用鮮花布置她的靈堂。這不是太蠢愚了嗎？！ 等到.、等到.，似乎我們所有的生命，都用在等待,人生太短，聰明太晚(3,等到我大學(xué)畢業(yè)以后，我就會(huì)如何如何我們對(duì)自己說 等到我買房子以后！ 等我最小的孩子結(jié)婚之后！ 等我把這筆生意談成之后！ 等到我死了以后 人人都很愿意犧牲當(dāng)下，去換取未知的等待；犧牲今生今世

54、的辛苦錢，去購(gòu)買后世的安逸 在臺(tái)灣只要往有山的道路上走一走，就隨處都可看到農(nóng)舍變精舍，山坡地變靈塔，無(wú)非也是為了等到死后，能圖個(gè)保障，不必再受苦。許多人認(rèn)為必須等到某時(shí)或某事完成之后再采取行動(dòng)。明天我就開始運(yùn)動(dòng)，明天我就會(huì)對(duì)他好一點(diǎn)，下星期我們就找時(shí)間出去走走；退休后，我們就要好好享受一下,人生太短，聰明太晚(4,然而，生活總是一直變動(dòng)，環(huán)境總是不可預(yù)知，現(xiàn)實(shí)生活中，各種突發(fā)狀況總是層出不窮。身為一個(gè)醫(yī)生，我所見過的死人，比一般人要來得多。這些人早上醒來時(shí)，原本預(yù)期過的是另一個(gè)平凡無(wú)奇的日子，沒想到一個(gè)意料之外的事；交通意外、腦溢血、心臟病發(fā)作等等。剎那間生命的巨輪傾覆離軌，突然闖進(jìn)一片黑暗之

55、中。那么我們要如何面對(duì)生命呢？我們毋需等到生活完美無(wú)瑕，也毋需等到一切都平穩(wěn)，想做什么，現(xiàn)在就可以開始做起。 一個(gè)人永遠(yuǎn)也無(wú)法預(yù)料未來，所以不要延緩想過的生活，不要吝于表達(dá)心中的話，因?yàn)樯辉谝凰查g,人生太短，聰明太晚(5,記?。?給活人送一朵鮮花，強(qiáng)過給死人送貴重的花圈，每個(gè)人的生命都有盡頭，許多人經(jīng)常在生命即將結(jié)束時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己還有很多事沒有做，有許多話來不及說，這實(shí)在是人生最大的遺憾。 別讓自己徒留為時(shí)已晚的空余恨。逝者不可追，來者猶未卜，最珍貴、最需要實(shí)時(shí)掌握的當(dāng)下，往往在這兩者蹉跎間，轉(zhuǎn)眼錯(cuò)失,人生太短，聰明太晚(6,人生短暫飄忽，包得有一首小詩(shī)這樣寫： 高天與原地，悠悠人生路；

56、行行向何方，轉(zhuǎn)眼即長(zhǎng)暮。 正是道盡了人生如寄，轉(zhuǎn)眼即逝的惶恐。 有許多事，在你還不懂得珍惜之前已成舊事；有許多人，在你還來不及用心之前已成舊人。 遺憾的事一再發(fā)生，但過后再追悔早知道如何如何是沒有用的，那時(shí)候已經(jīng)過去，你追念的人也已走過了你,人生太短，聰明太晚(7,一句瑞典格言說：我們老得太快，卻聰明得太遲。 不管你是否察覺，生命都一直在前進(jìn)。 人生并未售來回票，失去的便永遠(yuǎn)不再得到。 將希望寄予等到方便的時(shí)間才享受,人生太短，聰明太晚(8,我們不知失去了多少可能的幸福 不要再等待有一天你可以松口氣，或是麻煩都過去了。 生命中大部分的美好事物都是短暫易逝的， 享受它們、品嘗它們， 善待你周圍的

57、每一個(gè)人， 別把時(shí)間浪費(fèi)在等待所有難題的完滿結(jié)局上。 找回迷失的生命 死亡也許是免費(fèi)的 但是，卻要付出生命的代價(jià)。 勸大家一句話：把握當(dāng)下，莫等待,成功人生的十堂課,人生成功第1課,做一個(gè)終生學(xué)習(xí)的人，離開學(xué)校并不意味著學(xué)習(xí)就結(jié)束了。學(xué)習(xí)可以成為一種生活方式，幫助你發(fā)揮最大的潛能。我們從未停止學(xué)習(xí)，總會(huì)有新的，有趣的東西等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。學(xué)習(xí)新的技能可能讓人感到有一點(diǎn)恐懼，但每當(dāng)我們?cè)趥€(gè)人學(xué)習(xí)上停滯不前時(shí)，我們都需要去學(xué)習(xí)新的東西。積極地尋求支援和建議，突破停滯期。參加一些培訓(xùn)，進(jìn)修，夜校任何新的興趣都將會(huì)有助于發(fā)展你的優(yōu)勢(shì)。多看，多聽，讓你的頭腦保持活躍?；畹嚼希瑢W(xué)到老,人生成功第2課,令自己

58、感到沮喪的秘訣就是用空閑時(shí)間去煩惱自己是否快樂。所以不要費(fèi)事去想它！摩拳擦掌干起來吧。你將熱血沸騰，你會(huì)頭腦清醒。很快，在你身體中的這種高漲的積極人生觀將把煩惱從你的頭腦中趕出去。行動(dòng)起來，忙碌起來。這是世界上最便宜的一種藥，也是最好的一種,人生成功第3課,在困境中尋找成功的希望逆境是一所最好的學(xué)校。每一次失敗，每一次打擊，每一次損失，都蘊(yùn)育著成功的萌芽，都教會(huì)我在下一次有更出色的表現(xiàn)。我再也不會(huì)逃避現(xiàn)實(shí)，也不會(huì)拒絕從以往的錯(cuò)誤中獲取經(jīng)驗(yàn)，我不再因此而促成自己的失敗。因?yàn)槲抑?，寶玉不?jīng)磨礪就不能發(fā)光，沒有，我也不能完善自我。現(xiàn)在我知道，靈魂倍受煎熬的時(shí)刻，也正是生命中最多選擇與機(jī)會(huì)的時(shí)刻。任

59、何事情的成敗取決于我在尋求幫助時(shí)是抬起頭還是低下頭。無(wú)論何時(shí)，當(dāng)我被可怕的失敗擊倒，在最初的陣痛過去之后，我都要想方設(shè)法將苦難變成好事。偉大的機(jī)遇就在這一刻閃現(xiàn)這苦澀的根必將迎來滿園芬芳！ 我將一直在困境中尋找成功的希望,人生成功第4課,沒有人可以使你感到自卑我選擇自我感覺良好，這樣我能更加開放地學(xué)習(xí)。如果人們給我負(fù)面的回應(yīng)或是批評(píng)我做的事情，我不會(huì)認(rèn)為他們所說的就表明我是一個(gè)“差勁的”人。我堅(jiān)信自尊由我掌控，這讓我毫無(wú)戒心地去聽取別人的反饋，想看看是否有我可以學(xué)習(xí)的東西。我們每天都有兩種選擇。我們可以感到自己很棒，也可以感到自己很差勁。難道有人會(huì)選擇后者嗎,人生成功第5課,緊緊抓住夢(mèng)想我們每

60、個(gè)人都有夢(mèng)想。我們每個(gè)人都希望能發(fā)自內(nèi)心地相信自已有一種特殊的天賦，相信自己能發(fā)揮重要的作用，相信自己能以一種特殊的方式感動(dòng)他人，相信自己能夠把世界變得更加美好。在一生中，我們都曾經(jīng)對(duì)自己渴望并追求的生活品質(zhì)抱有憧憬。然而，對(duì)我們大多數(shù)人來說，這些憧憬在日常生活的成規(guī)和挫敗中已經(jīng)變得如此渺茫，以到于我們甚至不再努力去實(shí)現(xiàn)它們。對(duì)太多人來說，夢(mèng)想已經(jīng)遠(yuǎn)離，隨之遠(yuǎn)離的還有塑造我們命運(yùn)的意愿。很多人已經(jīng)推動(dòng)了堅(jiān)定的信念，而正是堅(jiān)定的信念為勝利者創(chuàng)造了優(yōu)勢(shì)。我們所要做的就是重拴夢(mèng)想，并實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想，讓我們每個(gè)人都記住，并去運(yùn)用深藏在自己身上的無(wú)限潛能,人生成功第6課,毅力無(wú)法替代世界上沒有任何東西可以替代