化學(xué)熱處理總復(fù)習(xí)

1、 一、滲碳部分一、滲碳部分 1 1、化學(xué)熱處理的基本過程、化學(xué)熱處理的基本過程 2 2、滲碳的目的及分類、滲碳的目的及分類 3 3、滲碳用鋼及預(yù)熱處理、滲碳用鋼及預(yù)熱處理 4.14.1滲碳?xì)夥张c工藝參數(shù)影響滲碳?xì)夥张c工藝參數(shù)影響 4.24.2氣體滲碳的分段式滴注工藝氣體滲碳的分段式滴注工藝 5 5、滲碳的技術(shù)要求與質(zhì)檢、滲碳的技術(shù)要求與質(zhì)檢 6 6、滲碳件的滲后熱處理、滲碳件的滲后熱處理 二、碳氮共滲二、碳氮共滲 1 1、碳氮共滲的定義和特點(diǎn)、碳氮共滲的定義和特點(diǎn) 2 2、碳氮共滲用鋼和工藝路線、碳氮共滲用鋼和工藝路線 3 3、工藝參數(shù)的影響、工藝參數(shù)的影響 4 4、滲后熱處理和性能特點(diǎn)、滲后

2、熱處理和性能特點(diǎn) 三、滲氮三、滲氮 1 1、滲氮的定義與特點(diǎn)、滲氮的定義與特點(diǎn) 2 2、滲氮用鋼及工藝路線、滲氮用鋼及工藝路線 3 3、滲前預(yù)熱處理、滲前預(yù)熱處理 4 4、工藝參數(shù)的影響、工藝參數(shù)的影響 5 5、三種工藝方法的特點(diǎn)、三種工藝方法的特點(diǎn) 6 6、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 7 7、爐罐的退氮問題、爐罐的退氮問題 四、氮碳共滲四、氮碳共滲 1 1、定義及特點(diǎn)、定義及特點(diǎn) 五、真空化學(xué)熱處理五、真空化學(xué)熱處理 1 1、真空的基本概念、真空的基本概念 2 2、真空加熱的技術(shù)特點(diǎn)、真空加熱的技術(shù)特點(diǎn) 3 3、真空滲碳工藝的優(yōu)點(diǎn)、真空滲碳工藝的優(yōu)點(diǎn) 1 1、化學(xué)熱處理的基本過程、化學(xué)熱處理的基本過

3、程 （1 1）化學(xué)介質(zhì)（滲劑）的分解）化學(xué)介質(zhì)（滲劑）的分解 （2 2）活性原子的吸收）活性原子的吸收 p活性原子與金屬表面作用的兩種形式活性原子與金屬表面作用的兩種形式: : 吸附擴(kuò)散吸附擴(kuò)散 反應(yīng)擴(kuò)散反應(yīng)擴(kuò)散 p發(fā)生吸收的兩個(gè)條件：發(fā)生吸收的兩個(gè)條件： 具有滲入元素的活性原子具有滲入元素的活性原子 滲入元素可溶入基體金屬中，或可與之形成化合滲入元素可溶入基體金屬中，或可與之形成化合 物物 （3 3）滲入元素的擴(kuò)散）滲入元素的擴(kuò)散 濃度梯度的存在，濃度梯度的存在， 形成擴(kuò)散層。形成擴(kuò)散層。 擴(kuò)散層厚度、濃度擴(kuò)散層厚度、濃度 由分解、吸收、擴(kuò)散由分解、吸收、擴(kuò)散 三者速度和相互關(guān)系三者速度和相

4、互關(guān)系 決定。決定。 返回返回 二、滲碳的目的和分類 p滲碳定義 滲碳是為提高工件表層的碳含量,并在其中形 成一定的碳的濃度梯度，將工件置于滲碳劑中加熱、 保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝。 目的：滲碳的目的是使機(jī)器零件獲得高的硬度、耐磨 性及高的強(qiáng)韌性。 p滲碳工藝的分類滲碳工藝的分類 、氣體滲碳?xì)怏w滲碳 、固體滲碳固體滲碳 、液體滲碳液體滲碳 、真空滲碳、真空滲碳 、離子滲碳離子滲碳 返回返回 、爐氣成分與作用、爐氣成分與作用 A A、滲碳成分、滲碳成分 烷類，控制成分、易生成炭黑烷類，控制成分、易生成炭黑 烯類，易結(jié)焦，越少越好烯類，易結(jié)焦，越少越好 COCO，溫度越高，生成活性原子越

5、少，弱滲，溫度越高，生成活性原子越少，弱滲 劑劑 B B、脫碳組分、脫碳組分 COCO2 2 H H2 2O O O O2 2 H H2 2 稀釋、還原 稀釋、還原 C C、中性組分、中性組分 N N2 2 三、氣體滲碳工藝參數(shù)的選用三、氣體滲碳工藝參數(shù)的選用 （一）工藝參數(shù)（一）工藝參數(shù) 1 1、滲碳溫度、滲碳溫度 900900950950，一般，一般920920930930，薄時(shí)，薄時(shí)，880-880- 900900 A A、奧氏體，溶碳量大、奧氏體，溶碳量大 B B、擴(kuò)散系數(shù)大、擴(kuò)散系數(shù)大 C C、晶粒不會明顯長大、晶粒不會明顯長大 2 2、滲碳時(shí)間、滲碳時(shí)間 -mm-mm -h-h K

6、-875:0.45 K-875:0.45、900:0.54900:0.54、920:0.63920:0.63、930:0.647930:0.647 k T 3720 106 .802 返回返回 四、碳勢的測量與控制四、碳勢的測量與控制 碳勢定義：純鐵在一定溫度下，于加熱爐氣中加熱時(shí)達(dá)到既碳勢定義：純鐵在一定溫度下，于加熱爐氣中加熱時(shí)達(dá)到既 不增碳也不脫碳并與爐氣保持平衡時(shí)，表面的含碳量。它不增碳也不脫碳并與爐氣保持平衡時(shí)，表面的含碳量。它 表示爐氣對純鐵飽和碳的能力表示爐氣對純鐵飽和碳的能力 。 測量：測量： p定碳片定碳片 p紅外儀紅外儀 p氧探頭氧探頭 p電阻法電阻法 p露點(diǎn)儀露點(diǎn)儀 控制

7、：稀釋劑、滲劑、空氣控制：稀釋劑、滲劑、空氣 返回返回 滲碳用鋼滲碳用鋼 通常為低碳（合金鋼）通常為低碳（合金鋼） 低淬透：低淬透：2020、 20Cr20Cr、 20CrV20CrV、20MnV20MnV 中淬透：中淬透： 20CrMnTi20CrMnTi、20CrMn20CrMn、20Mn2B20Mn2B 高淬透：高淬透：12Cr2Ni4A12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W18Cr2Ni4W、20Cr2Ni420Cr2Ni4 p工藝路線工藝路線 路線：鍛正火（高回）粗、半精加工滲路線：鍛正火（高回）粗、半精加工滲 碳（正火高回）碳（正火高回） 淬火、低回精加工裝淬火、低回精加工裝 配配

8、 返回返回 一、表面含碳量：一、表面含碳量：0.7-1.050.7-1.05 0.81.20.4 碳含量碳含量 硬度硬度HV 900 800 700 600 15鋼鋼 Ni3鋼鋼 二、滲碳層深度二、滲碳層深度 表面至規(guī)定碳含量處（一般表面至規(guī)定碳含量處（一般0.40.4）的垂直距離。）的垂直距離。 重載重載4-10mm4-10mm 輕載輕載0.05-0.3mm0.05-0.3mm 3mm3mm深層，深層，0.3mm0.3mm淺層淺層 齒輪滲碳一般按（齒輪滲碳一般按（15-2515-25）m m 其他滲碳件按零件厚度其他滲碳件按零件厚度10-20%10-20% p滲層深度及表里性能匹配的影響滲層

9、深度及表里性能匹配的影響 p碳含量分布碳含量分布 返回返回 一、預(yù)冷直接淬火一、預(yù)冷直接淬火 1 1、適用范圍、適用范圍 適用于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼制造的氣體或液體滲碳件適用于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼制造的氣體或液體滲碳件 低合金滲碳鋼（低）低合金滲碳鋼（低） 精磨前不進(jìn)行其他切削加工精磨前不進(jìn)行其他切削加工 固體滲碳不適合此法固體滲碳不適合此法 2 2、隨爐預(yù)冷、隨爐預(yù)冷 目的：目的： 減少溫差、減少應(yīng)力和變形；調(diào)整碳含量和殘，保減少溫差、減少應(yīng)力和變形；調(diào)整碳含量和殘，保 證硬度和耐磨性證硬度和耐磨性 p二、一次淬火（重?zé)岽慊穑┒?、一次淬火（重?zé)岽慊穑?1 1、適用范圍：、適用范圍： 固體滲碳件固體滲碳件 氣

10、體或液體滲碳后粗晶件氣體或液體滲碳后粗晶件 滲碳后不宜淬火或須切削加工的零件滲碳后不宜淬火或須切削加工的零件 p三、二次淬火三、二次淬火 1 1、適用范圍、適用范圍 心部和表面性能要求都高，直接和一次淬火無法心部和表面性能要求都高，直接和一次淬火無法 滿足滿足 2 2、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)： 心部和滲層表面均能獲得較滿意的組織和性能心部和滲層表面均能獲得較滿意的組織和性能 多次加熱和冷卻，工藝復(fù)雜，費(fèi)用高，耗能多，多次加熱和冷卻，工藝復(fù)雜，費(fèi)用高，耗能多， 工件易產(chǎn)生變形和氧化脫碳工件易產(chǎn)生變形和氧化脫碳 四、高溫回火后淬火四、高溫回火后淬火 1 1、適用范圍、適用范圍 高合金滲碳鋼高合金滲碳鋼2

11、0Cr2Ni4A20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA等等 2 2、目的：、目的： 促進(jìn)和殘分解，析出碳化物，降低殘促進(jìn)和殘分解，析出碳化物，降低殘 便于切削加工便于切削加工 p五、冷處理與回火五、冷處理與回火 p冷處理冷處理 70708080， p回火回火 150-200150-200，2 23h3h 返回返回 一、概述一、概述 定義：定義：A A狀態(tài)，同時(shí)滲入狀態(tài)，同時(shí)滲入C C、N N，滲，滲C C為主的化為主的化 學(xué)熱處理工藝。學(xué)熱處理工藝。 目前，中溫工藝為主目前，中溫工藝為主 C C ：0.7-0.950.7-0.95 N N ：0.1-0.4 0.1-0.4

12、 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）N N降低降低A1,A3A1,A3點(diǎn)，溫度低，變形小，細(xì)晶可直淬點(diǎn)，溫度低，變形小，細(xì)晶可直淬 2 2） N N使使A A穩(wěn)定，淬透性穩(wěn)定，淬透性 ，硬化均勻，硬化均勻;MS;MS點(diǎn)下降，點(diǎn)下降， 殘殘A A增多增多 3 3）相同溫度，濃度高，滲速快，初期明顯。）相同溫度，濃度高，滲速快，初期明顯。4 4）硬）硬 度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度高于滲碳件度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度高于滲碳件 5 5）采用的滲層薄。）采用的滲層薄。 返回返回 材料：材料： 滲碳鋼滲碳鋼 中碳（合金）鋼中碳（合金）鋼 路線：（與滲碳類似）路線：（與滲碳類似） 鍛預(yù)備熱處理粗、半精加工碳氮共滲淬火、鍛預(yù)備熱處

13、理粗、半精加工碳氮共滲淬火、 低回精加工裝配低回精加工裝配 返回返回 （一）工藝參數(shù)的影響（一）工藝參數(shù)的影響 1 1、溫度、溫度 、對濃度的影響、對濃度的影響 p、對組織性能的影響、對組織性能的影響 共滲溫度低，例如共滲溫度低，例如700700時(shí)，易形成氮和碳氮化時(shí)，易形成氮和碳氮化 合物合物相，脆相，脆 共滲溫度中等，共滲層總濃度高，殘奧增加，共滲溫度中等，共滲層總濃度高，殘奧增加， 可提高調(diào)整碳、氮?jiǎng)菘刂瓶商岣哒{(diào)整碳、氮?jiǎng)菘刂?共滲溫度高，例共滲溫度高，例900900以上，和滲碳相似以上，和滲碳相似 2 2、共滲時(shí)間、共滲時(shí)間 1mm1mm時(shí)，煤油時(shí)，煤油25%25%氨氨 840-870

14、840-870，4h4h左右左右 850,4-5h,850,4-5h,濃度飽和，延濃度飽和，延 長時(shí)間，游離化合物，長時(shí)間，游離化合物， 性能降低性能降低 k 返回返回 四、滲后熱處理四、滲后熱處理 一般：直接淬火低回一般：直接淬火低回 回火抗力提高，回火溫度稍高回火抗力提高，回火溫度稍高 淬透性提高，硬化均勻淬透性提高，硬化均勻 碳鋼碳氮共滲可取代合金鋼滲碳碳鋼碳氮共滲可取代合金鋼滲碳 返回返回 p五、組織性能五、組織性能 1 1、組織、組織 與滲碳類似與滲碳類似 不同：碳氮化物傾向大，殘不同：碳氮化物傾向大，殘A A多多 厚度：有沖擊載荷，厚度：有沖擊載荷，0.65-0.75mm0.65-

15、0.75mm 輕載，輕載，0.55mm0.55mm以下以下 一般取滲碳層深度的一般取滲碳層深度的2/32/3 2 2、性能、性能 硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度 高于滲碳高于滲碳 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 碳氮共滲碳氮共滲 滲碳滲碳 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 正火正火 返回返回 鋼的滲氮 將氮滲入鋼鐵零件表面的熱處理工藝稱為滲氮 俗稱氮化。 特點(diǎn)： p1、高硬度、高耐磨 p2、高的疲勞強(qiáng)度、抗蝕性 p3、擴(kuò)滲溫度低 返回返回 一、滲氮用鋼及工藝路線一、滲氮用鋼及工藝路線 1 1、滲氮用鋼、滲氮用鋼 常采用含常采用含CrCr、MoMo、W W、V V、AlAl的合金鋼的合金鋼 也可

16、用碳鋼也可用碳鋼 高碳高合金鋼高碳高合金鋼 2 2、工藝路線、工藝路線 下料鍛造預(yù)備熱處理粗加工調(diào)質(zhì)下料鍛造預(yù)備熱處理粗加工調(diào)質(zhì) 半精加工去應(yīng)力退火粗磨滲氮精磨半精加工去應(yīng)力退火粗磨滲氮精磨 返回返回 預(yù)熱處理：調(diào)質(zhì)（性能、組織）預(yù)熱處理：調(diào)質(zhì)（性能、組織） 調(diào)質(zhì)組織對滲氮質(zhì)量的影響調(diào)質(zhì)組織對滲氮質(zhì)量的影響 A A、殘留鐵素體，易形成針狀氮化物、殘留鐵素體，易形成針狀氮化物 B B、原始組織粗大，易形成脈狀或網(wǎng)狀氮化物、原始組織粗大，易形成脈狀或網(wǎng)狀氮化物 C C、貝氏體，易形成針狀氮化物、貝氏體，易形成針狀氮化物 返回返回 2 2、工藝參數(shù)、工藝參數(shù) A A、溫度、溫度 0 0.1 0.2

17、0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8（mm） 1100 1000 900 800 700 600 500 300 200 38CrMoAl滲氮滲氮60小時(shí)，溫度對表面硬度和層深的影響小時(shí)，溫度對表面硬度和層深的影響 500 520 560580600 B B、滲氮保溫時(shí)間、滲氮保溫時(shí)間 C C、氨分解率、氨分解率 氨分解率增加，氨分解率增加， 氮?jiǎng)萁档偷獎(jiǎng)萁档?0 20 40 60 80 100 氨分解率對氨分解率對38CrMoAl滲氮層硬度與深度影響滲氮層硬度與深度影響 1100 900 700 500 300 0.6 0.4 0.2 0 HV 深度 520 600 600 520

18、 2 3 2 3 H NH P P 氮?jiǎng)?返回返回 3 3、工藝過程、工藝過程 準(zhǔn)備、排氣升溫、滲氮保溫、冷卻準(zhǔn)備、排氣升溫、滲氮保溫、冷卻 4 4、工藝方法、工藝方法 (1)(1)強(qiáng)化滲氮強(qiáng)化滲氮 a a、等溫滲氮、等溫滲氮 一般一般480480530530 520510 %2518 h60h20 %70 h3 200180 %4030 溫度 %氨分解率 h時(shí)間 b b、二段滲氮法、二段滲氮法 h2 520510 %2518 h3025h2016 %70 200180 %6040 560550 %氨分解率 h時(shí)間 溫度 c c、三段滲氮法、三段滲氮法 h2 570560 %2518 h16h

19、10 %90 200180 %4030 510 520 %6040 h18 %氨分解率 h時(shí)間 溫度 返回返回 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 1 1、硬度、耐磨性、脆性、硬度、耐磨性、脆性 2 2、疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度 3 3、熱硬性、熱硬性 返回返回 不銹鋼爐罐退氮不銹鋼爐罐退氮 p不銹鋼滲氮罐在滲氮過程中會滲入氮，氮對氨分不銹鋼滲氮罐在滲氮過程中會滲入氮，氮對氨分 解起催化作用，隨滲氮罐表層氮含量增加，催化解起催化作用，隨滲氮罐表層氮含量增加，催化 作用增強(qiáng)，須加大氨氣供量才能維持正常氨分解作用增強(qiáng)，須加大氨氣供量才能維持正常氨分解 率，所以須定期對爐罐進(jìn)行退氮。率，所以須定期對爐罐進(jìn)行退氮。 p 退氮

20、時(shí)，空爐加熱至退氮時(shí)，空爐加熱至800-860800-860，2-4h2-4h后緩冷。后緩冷。 返回返回 一、認(rèn)識氮碳共滲一、認(rèn)識氮碳共滲 p定義：工件表層同時(shí)滲入氮、碳原子，以滲氮為定義：工件表層同時(shí)滲入氮、碳原子，以滲氮為 主的化學(xué)熱處理工藝。主的化學(xué)熱處理工藝。 p工藝分類：工藝分類： 液體氮碳共滲液體氮碳共滲 氣體氮碳共滲氣體氮碳共滲 固體氮碳共滲固體氮碳共滲 等離子氮碳共滲等離子氮碳共滲 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1)1)適應(yīng)于氮碳共滲的材料廣：碳鋼、合金鋼、鑄鐵適應(yīng)于氮碳共滲的材料廣：碳鋼、合金鋼、鑄鐵 2)2)氮碳共滲的速度快，周期短：氮碳共滲的速度快，周期短：0.5mm,3-4h.0.5mm,3-4h. 3) 3) 白亮層中的白亮層中的相韌性更好：含碳后，含氮低，韌相韌性更好：含碳后，含氮低，韌 性好，且不析出脆性性好，且不析出脆性相；彌散分布碳氮化合物。相；彌散分布碳氮化合物。 4 4）加工成本低。）加工成本低。 5 5）變形量較大。）變形量較大。 6 6）處理時(shí)間不宜過長。）處理時(shí)間不宜過長。 返回返回 1 1、定義、定義 真空：在指定的空間內(nèi)，低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀真空：在指定