第十章鋼的熱處理原理及工藝Ⅱ

1、章節(jié)內(nèi)容章節(jié)內(nèi)容n10-10 鋼的退火與正火 n10-11 鋼的淬火與回火 n10-12 表面處理新技術(shù)n10-13 其他類型熱處理1. 1. 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將將熱處理工藝分類如下：熱處理工藝分類如下：其他熱處理其他熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理熱處理熱處理退火退火(annealing)正火正火(normalizing)淬火淬火(quenching)回火回火(tempering)真空熱處理真空熱處理形變熱處理形變熱處理激光熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理控制氣氛熱處理表面淬火表面淬火感應(yīng)加熱、火焰加熱、感應(yīng)

2、加熱、火焰加熱、電接觸加熱等電接觸加熱等化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳、氮化、碳氮滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等共滲、滲其他元素等整體熱處理整體熱處理2. 預(yù)備熱處理與最終熱處理預(yù)備熱處理與最終熱處理預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進一步熱處理作準備的熱處理?；蜻M一步熱處理作準備的熱處理。最終熱處理最終熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理。賦予工件所要求的使用性能的熱處理。預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理最終熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線鋼熱處理工藝曲線時間時間溫度溫度/一、鋼的退火一、鋼的退火 1. 退火的目的：退火的目的：(1)(1

3、) 降低硬度，提高切削加工性能；降低硬度，提高切削加工性能；(2)(2) 提高塑性，便于冷變形加工；提高塑性，便于冷變形加工；(3)(3) 細化晶?；蛳M織缺陷，改善使用性能，細化晶?；蛳M織缺陷，改善使用性能，(4)(4) 消除鑄造偏析，均勻化學(xué)成分；消除鑄造偏析，均勻化學(xué)成分；(5)(5) 消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減小變形，防止消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減小變形，防止開裂；開裂；(6)(6) 消除淬火過熱影響，再進行重新淬火消除淬火過熱影響，再進行重新淬火;(7) (7) 脫氫，防止白點。脫氫，防止白點。 將鋼將鋼加熱加熱到到Ac1以上或以下溫度，以上或以下溫度，保溫保溫一定時間后一

4、定時間后隨爐緩慢冷卻隨爐緩慢冷卻以獲以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。第十節(jié) 鋼的退火與正火機械零件的一般加工工藝為：機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）毛坯（鑄、鍛）預(yù)預(yù) 備熱處理備熱處理機加工機加工最終熱處理。最終熱處理。l退火與正火主要用于退火與正火主要用于預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理，只有當，只有當工件性能要求不高時工件性能要求不高時才作為最終熱處理。才作為最終熱處理。 第十節(jié) 鋼的退火與正火2退火工藝退火工藝退火的種類很多，常用的有退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。球化退火、擴散退

5、火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。 完全退火完全退火l將工件加熱到將工件加熱到Ac3+2030保保溫后緩冷的退溫后緩冷的退火工藝，主要火工藝，主要用于亞共析鋼用于亞共析鋼 . 等溫退火等溫退火亞共析鋼加熱到亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析共析、過共析鋼加過共析鋼加熱到熱到Ac1+3050，保溫后快冷到，保溫后快冷到Ar1以下的某一以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼。金鋼。高速鋼等溫退火與普通退火的比較高速鋼等溫退火與普通退火的比較 均勻化退

6、火均勻化退火均勻化退火均勻化退火又稱又稱擴散退火擴散退火它是將鋼錠、鑄件或鍛坯它是將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度下長時間保溫，然后緩加熱至略低于固相線的溫度下長時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。加熱溫度：加熱溫度： AC3（ACcm）150300；碳鋼：；碳鋼：11001200；合金鋼：；合金鋼：10501250保溫時間：十幾幾十小時保溫時間：十幾幾十小時注意事項注意事項均勻化退火后組織粗大，可用正火或完全退火細化均勻化退火后組織粗大，可用正火或完全退火細化周期長，耗能大周期長，耗能大解決成分、組織偏析能力有限解

7、決成分、組織偏析能力有限目的：消除或減少化學(xué)成分偏析及顯微（枝晶）的目的：消除或減少化學(xué)成分偏析及顯微（枝晶）的不均勻性，使不均勻性，使成分和組織均勻成分和組織均勻 球化退火球化退火球化退火是將鋼中球化退火是將鋼中滲碳體球狀化滲碳體球狀化的退火工藝。的退火工藝。l它是將工件加熱到它是將工件加熱到Ac1+ 20-30 保溫后保溫后緩冷，或者加熱后冷緩冷，或者加熱后冷卻到略低于卻到略低于 Ar1 的溫的溫度下保溫，使珠光體度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出中的滲碳體球化后出爐空冷。爐空冷。主要用于共主要用于共析、過共析鋼。析、過共析鋼。球化退火的組織為鐵素體球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒

8、狀滲碳基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體體的組織，稱球狀珠光體, 用用P球球表示。表示。球狀珠光體球狀珠光體l對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進行正火，以消除網(wǎng)狀先進行正火，以消除網(wǎng)狀. 退火溫度范圍很寬。由于材料成分、加工方法、退火溫度范圍很寬。由于材料成分、加工方法、內(nèi)應(yīng)力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，內(nèi)應(yīng)力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，去應(yīng)力退火的加熱溫度范圍很寬。去應(yīng)力退火的加熱溫度范圍很寬。 鋼鋼500650；鑄件；鑄件500550；焊件；焊件500600。 去應(yīng)力退火后，應(yīng)緩慢冷卻，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力

9、。去應(yīng)力退火后，應(yīng)緩慢冷卻，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。 一般在一般在A1以下進行，組織并未發(fā)生變化，以下進行，組織并未發(fā)生變化，在緩慢在緩慢冷卻的過程中，工件各部分均勻冷卻和收縮，消除冷卻的過程中，工件各部分均勻冷卻和收縮，消除了鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等的殘余了鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，避免在使用或隨后的加工過程中產(chǎn)生變形內(nèi)應(yīng)力，避免在使用或隨后的加工過程中產(chǎn)生變形或開裂?；蜷_裂。 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火為了去除由于形變加工、鍛造、焊接等所引起的及為了去除由于形變加工、鍛造、焊接等所引起的及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力（但不引起組織的變化）而鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力（但不引起組織

10、的變化）而進行的退火，稱為去進行的退火，稱為去應(yīng)力退火。應(yīng)力退火。 消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善切削性能及壓延成型性能切削性能及壓延成型性能。 在高于再結(jié)晶溫度下進行。再結(jié)晶溫度隨著合在高于再結(jié)晶溫度下進行。再結(jié)晶溫度隨著合金成分及冷塑性變形量而有所變化。再結(jié)晶溫度金成分及冷塑性變形量而有所變化。再結(jié)晶溫度因材料不同而不同。因材料不同而不同。 Fe 450； Cu 270； Al 100；鋼材；鋼材650700 ；Cu合金合金600700 ；Al合金合金350400 。再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火經(jīng)過冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保經(jīng)過冷變形后的金

11、屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保溫適當時間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S溫適當時間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除形變強化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝晶粒，以消除形變強化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝稱為稱為再結(jié)晶退火。再結(jié)晶退火。名稱名稱目的目的工藝制度工藝制度組織組織應(yīng)用應(yīng)用完全完全退火退火細化晶粒，消除鑄造細化晶粒，消除鑄造偏析，降低硬度，提偏析，降低硬度，提高塑性高塑性加熱到加熱到AC32030，爐冷至，爐冷至550 左右空冷左右空冷 FP亞共析鋼的亞共析鋼的鑄、鍛、軋鑄、鍛、軋件，焊接件件，焊接件球化球化退火退火降低硬度，改善切削降低硬度，改善切削性能，提高塑性韌性，性能，提高塑性韌性，為

12、淬火作組織準備為淬火作組織準備加熱到加熱到AC12030，然后緩冷，然后緩冷片狀珠光體和片狀珠光體和網(wǎng)狀滲碳體組網(wǎng)狀滲碳體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙羁椶D(zhuǎn)變?yōu)榍驙罟参?、過共共析、過共析鋼及合金析鋼及合金鋼的鍛件、鋼的鍛件、軋件等軋件等擴散擴散退火退火改善或消除枝晶偏析，改善或消除枝晶偏析，使成分均勻化使成分均勻化加熱到加熱到Tm-100200 ，先緩冷，先緩冷，后空冷后空冷粗大組織（組粗大組織（組織嚴重過燒）織嚴重過燒）合金鋼鑄錠合金鋼鑄錠及大型鑄鋼及大型鑄鋼件或鑄件件或鑄件再結(jié)晶再結(jié)晶退火退火消除加工硬化，提高消除加工硬化，提高塑性塑性加熱到再結(jié)晶溫加熱到再結(jié)晶溫度，再空冷度，再空冷變形晶粒變成變形晶粒變

13、成細小的等軸晶細小的等軸晶冷變形加工冷變形加工的制品的制品去應(yīng)力去應(yīng)力退火退火消除殘余應(yīng)力，提高消除殘余應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性加熱到加熱到500650 緩冷至緩冷至200 空冷空冷 無變化無變化鑄、鍛、焊、鑄、鍛、焊、冷壓件及機冷壓件及機加工件加工件常用退火工藝制度小結(jié)常用退火工藝制度小結(jié)正火是將正火是將亞共析鋼亞共析鋼加熱到加熱到Ac3+3050，共析鋼，共析鋼加熱到加熱到Ac1+3050，過共析鋼，過共析鋼 加熱到加熱到Accm+30 50保溫保溫 后后空冷空冷的工藝。的工藝。正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織：、正火后的組織： 2.5%Al2.5%）外，

14、凡外，凡溶入奧氏體溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。 1、淬透性的測定常用、淬透性的測定常用末端淬火法末端淬火法dHRCJ示，示，J 表示末端表示末端淬透性，淬透性，d 表示表示半馬氏體區(qū)到水半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，冷端的距離，HRC 為半馬氏為半馬氏體區(qū)的硬度。體區(qū)的硬度。2、淬透性的表示方法、淬透性的表示方法 用淬透性曲線表示用淬透性曲線表示即用即用 表表 用臨界淬透直徑表示用臨界淬透直徑表示臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在

15、介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。表示。D0與介質(zhì)有關(guān)，如與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼鋼D0水水=16mm，D0油油=8mm。只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如較，如45鋼鋼D0油油=8mm，40Cr D0油油=20mm。馬氏體馬氏體索氏體1、利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)測零件淬火后的硬度分布。曲線可以預(yù)測零件淬火后的硬度分布。下圖為下圖為預(yù)預(yù)測測50mm直徑直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分鋼軸淬火后斷面的硬度分布布.2、利用淬透性

16、曲線進行選材。、利用淬透性曲線進行選材。如如要求厚要求厚60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過50HRC，1/4半半徑處為徑處為45HRC。3、利用淬透性可控制淬硬、利用淬透性可控制淬硬層深度。層深度。對于截面承載均勻的重要件對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓要全部淬透。如螺栓、連桿連桿、模具等。對于承受彎曲、扭模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬淬硬層深度一般為半徑的層深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類、齒輪，如軸類、齒輪等。等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān)淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。

17、 高強螺栓高強螺栓柴油機連桿柴油機連桿齒輪齒輪不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火等溫退火P退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等溫淬火等溫淬火B(yǎng)下下M+A分級淬火分級淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時間時間溫度溫度淬火淬火PP均勻均勻A細細A？回火回火是指將淬火鋼加熱是指將淬火鋼加熱到到A1以下的某溫度保以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。溫后冷卻的工藝。一、回火的目的一、回火的目的1、減少或消除淬火內(nèi)、減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力應(yīng)力, 防止變形或開裂防止變形或開裂.l2、獲得所需要的力學(xué)性能。、獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆淬火鋼一

18、般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的螺桿表面的淬火裂紋淬火裂紋第十一節(jié) 鋼的淬火與回火3、穩(wěn)定尺寸。、穩(wěn)定尺寸。淬火淬火M和和A都是非平衡組織，有自都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒拱l(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與與A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。平衡或接近平衡的組織，防止使用時變形。4、對于某些高淬透性的鋼、對于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采，空冷即可淬火，如采用用 回火軟化既能回火軟化既能降低硬度降低硬度，又，又能能縮短軟化周期?？s短軟化周期。l未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼

19、不回火在放置使用而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進行回火。淬火后應(yīng)立即進行回火。根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。 淬火加高溫回火的熱處理稱作淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)，簡稱調(diào)質(zhì).廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理。 適用于各種高碳適用于各種高碳鋼、滲碳件及表鋼、滲碳件及表面淬火件。面淬火件。 應(yīng)用應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，獲得良好的綜合力學(xué)性能，

20、即在保持較高的強度同時，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。具有良好的塑性和韌性。 提高提高 e及及 s，同時使工件具有同時使工件具有一定韌性一定韌性 。在保留高硬度、在保留高硬度、高耐磨性的同時，高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力。降低內(nèi)應(yīng)力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火組織回火組織500-650350-500150-250 回火溫度回火溫度 高溫回火高溫回火 中溫回火中溫回火 低溫回火低溫回火 適用于適用于彈簧熱處理彈簧熱處理三、三、常用的三種回火工藝常用的三種回火工藝 (1)低溫回火低溫回火 溫度：溫度：150250 C； 組織：組織：回火馬氏體回火馬氏體； 主要目的

21、：是降低鋼中的主要目的：是降低鋼中的淬火殘余應(yīng)力和脆性；淬火殘余應(yīng)力和脆性； 性能特點：性能特點：高的硬度高的硬度(58-64HRC)和耐磨性，和耐磨性，疲勞強度高。疲勞強度高。 適用場合：各種高碳鋼工具、冷作模具、滾動適用場合：各種高碳鋼工具、冷作模具、滾動軸承和滲碳的結(jié)構(gòu)件都采用淬火低溫回火工藝。軸承和滲碳的結(jié)構(gòu)件都采用淬火低溫回火工藝。對于尺寸穩(wěn)定性要求很高的精密零件對于尺寸穩(wěn)定性要求很高的精密零件(如高精密滾如高精密滾動軸承動軸承)，需經(jīng)低溫長時間回火或多次低溫回火，需經(jīng)低溫長時間回火或多次低溫回火，穩(wěn)定組織和充分消除殘余應(yīng)力。穩(wěn)定組織和充分消除殘余應(yīng)力。 (2)中溫回火中溫回火 溫度

22、：溫度：350500 C； 組織：一般得到組織：一般得到回火屈氏體回火屈氏體； 性能特點：是具有一定的韌性，同時又有性能特點：是具有一定的韌性，同時又有較高的彈性極限和屈服強度較高的彈性極限和屈服強度； 應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于各種應(yīng)用場合：主要應(yīng)用于各種彈簧零件彈簧零件。(3)高溫回火高溫回火 溫度：溫度：500650 C； 組織：組織：回火索氏體回火索氏體； 目的：目的：獲得強度、硬度和塑性、韌性良好獲得強度、硬度和塑性、韌性良好配合的綜合力學(xué)性能配合的綜合力學(xué)性能。 淬火加高溫回火處理，通常稱為淬火加高溫回火處理，通常稱為調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理， 或簡稱調(diào)質(zhì)?；蚝喎Q調(diào)質(zhì)。 應(yīng)用場合：各種重要的結(jié)構(gòu)

23、零件，如各應(yīng)用場合：各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如各種種 軸、齒輪、連桿和其他重要的連接件等等。軸、齒輪、連桿和其他重要的連接件等等。 Why不在不在250-350 C回火回火回回火脆性火脆性表面淬火表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。強化零件表面的熱處理方法。感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱第十二節(jié) 鋼的表面熱處理（表面淬火）表面淬火目的：表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限; 心部在保持一定的強度、硬度的條

24、件下，具有心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。足夠的塑性和韌性。即即表硬里韌表硬里韌。適用于適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。軸的感應(yīng)加熱表面淬火1、表面淬火用材料、表面淬火用材料 0.4- -0.5%C的中碳鋼。的中碳鋼。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過高，心部韌性下降；含碳量過高，心部韌性下降； 鑄鐵鑄鐵 提高其表面耐磨性。提高其表面耐磨性。機床導(dǎo)軌機床導(dǎo)軌表面淬火齒輪表面淬火齒輪2、預(yù)備熱處理、預(yù)備熱處理工藝：工藝：對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。前者性能高，用于

25、要求高前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求的重要件，后者用于要求不高的普通件。不高的普通件。目的目的:為表面淬火作組織準備；為表面淬火作組織準備； 獲得最終心部組織。獲得最終心部組織。 回火索氏體回火索氏體索氏體索氏體3、表面淬火后的回火、表面淬火后的回火采用低溫回火采用低溫回火，溫度不高于，溫度不高于200?；鼗鹉康臑榻档蛢?nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性回火目的為降低內(nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性。4、表面淬火、表面淬火+低溫回火后的組織低溫回火后的組織表層組織為表層組織為M回回；心部組織為；心部組織為S回回(調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì))或或F+S(正火正火)。感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)淬火機

26、床感應(yīng)淬火機床感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱表面淬火表面淬火示意圖示意圖5、表面淬火常用加熱方法表面淬火常用加熱方法 感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱: 利用交變電利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱流，使工件表面迅速加熱的方法。的方法。感應(yīng)加熱分為：感應(yīng)加熱分為： 高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱 頻 率 為頻 率 為 2 5 0 - -300KHz，淬硬層深，淬硬層深度度0.5- -2mm傳動軸連續(xù)淬傳動軸連續(xù)淬火感應(yīng)器火感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖 中頻感應(yīng)加熱中頻感應(yīng)加熱 頻率為頻率為2500- -8000Hz，淬硬，淬硬層 深 度層 深 度 2 -

27、10mm。各種感應(yīng)器各種感應(yīng)器中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機車凸輪軸中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機車凸輪軸 工頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱頻率為頻率為50Hz,淬淬硬層深度硬層深度10- -15 mm各種感應(yīng)器各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱感應(yīng)穿透加熱 火焰加熱火焰加熱: 利用乙炔火焰利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)量不易控制。本低，但質(zhì)量不易控制。 激光熱處理激光熱處理: 利用高能量利用高能量密度的激光對工件表面進行加密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。熱的方法。效率高，質(zhì)量好?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗疽鈭D火焰加熱表面淬火示意圖激光表面熱處理激光表面熱處理火焰加熱表

28、面淬火火焰加熱表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從滲入工件表層從而改變工件表層而改變工件表層化學(xué)成分和組織化學(xué)成分和組織,進而改變其性能進而改變其性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。第十三節(jié) 鋼的化學(xué)熱處理與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分?？?，還改變其化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為

29、滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。化、多元共滲、滲其他元素等。 可控氣氛滲碳爐可控氣氛滲碳爐滲碳回火爐滲碳回火爐1、介質(zhì)介質(zhì)(滲劑滲劑)的分解的分解: 分分解的同時釋放出活性原子。解的同時釋放出活性原子。如：滲碳如：滲碳 CH42H2+C 氮化氮化 2NH33H2+2N2、工件表面的吸收工件表面的吸收: 活性活性原子向固溶體溶解或與鋼中原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。某些元素形成化合物。3、原子向內(nèi)部擴散。、原子向內(nèi)部擴散。 氮化擴散層氮化擴散層1、滲碳目的、滲碳目的提高工件表面硬度、提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好同時保持心部良好的韌性。的

30、韌性。2、滲碳用鋼、滲碳用鋼l為含為含0.1-0.25%C的低碳鋼。的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。碳高則心部韌性降低。 經(jīng)滲碳的機車從動齒輪經(jīng)滲碳的機車從動齒輪近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開發(fā)出許多新的工藝方法，這里只介紹主要的幾種。開發(fā)出許多新的工藝方法，這里只介紹主要的幾種。 全方位離子注入與沉積設(shè)備全方位離子注入與沉積設(shè)備將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂。熱噴涂。l利用熱噴涂技

31、術(shù)可改善利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。耐熱性及絕緣性等。l廣泛用于包括航空航天、廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。等離子熱噴涂等離子熱噴涂1、涂層的結(jié)構(gòu)、涂層的結(jié)構(gòu)熱噴涂層是由無數(shù)變形熱噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯呈波浪式粒子相互交錯呈波浪式堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，粒子之間存在著孔隙和粒子之間存在著孔隙和氧化物夾雜缺陷。氧化物夾雜缺陷。噴涂層與基體之間以及噴涂層與基體之間以及噴涂層中顆粒之間主要噴涂層中顆粒之間主要熱噴涂層組織熱噴涂層組織 是通過鑲嵌

32、、咬合、填塞等機械形式連接的，其次是通過鑲嵌、咬合、填塞等機械形式連接的，其次是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。2、熱噴涂方法、熱噴涂方法常用的熱噴涂方法有：常用的熱噴涂方法有： 火焰噴涂火焰噴涂: 多用氧多用氧 - -乙炔火焰作為熱源。乙炔火焰作為熱源。 電弧噴涂電弧噴涂: 絲狀噴絲狀噴涂材料作為自耗電極、涂材料作為自耗電極、電弧作為熱源的噴涂方電弧作為熱源的噴涂方法法 等離子噴涂等離子噴涂: 是一是一種利用等離子弧作為熱種利用等離子弧作為熱源進行噴涂的方法。源進行噴涂的方法。 火焰熱噴涂火焰熱噴涂電弧熱噴涂電弧熱噴涂等離子噴涂等離子噴涂3、熱噴涂的特點及應(yīng)用、熱噴涂的

33、特點及應(yīng)用工藝靈活：工藝靈活：熱噴涂的對象小到熱噴涂的對象小到10mm的內(nèi)孔的內(nèi)孔, 大到鐵塔、橋大到鐵塔、橋梁梁,可整體噴涂，也可局部噴涂可整體噴涂，也可局部噴涂基體及噴涂材料廣泛：基體及噴涂材料廣泛：基體可基體可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬、合金及塑料、陶瓷等以是金屬、合金及塑料、陶瓷等l涂層可控涂層可控: 從幾十從幾十 m到幾到幾mml生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高l工件變形?。汗ぜ冃涡。夯w材料溫度不超過基體材料溫度不超過250(冷工藝冷工藝)渦輪葉片的熱障涂層渦輪葉片的熱障涂層(熱噴涂層熱噴涂層)熱噴涂熱噴涂氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相

34、物質(zhì)，通是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。種新型鍍膜技術(shù)。l根據(jù)沉積過程的原理根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)不同，氣相沉積技術(shù)可分為可分為物理氣相沉積物理氣相沉積(PVD) 和和化學(xué)氣相沉化學(xué)氣相沉積積(CVD)兩大類。兩大類。物理氣相沉積物理氣相沉積TiAl靶靶1、物理氣相沉積（、物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，是指在真空條件下，用物理的方法， 使材料汽化成原子、使材料汽化成原子、分子或電離成離子，分子或電離成離子，并通過氣相過程，在并通過

35、氣相過程，在材料表面沉積一層薄材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。膜的技術(shù)。l物理沉積技術(shù)主要包物理沉積技術(shù)主要包括括真空蒸鍍真空蒸鍍、濺射鍍?yōu)R射鍍、離子鍍離子鍍?nèi)N基本方法。三種基本方法。磁控濺射鍍膜設(shè)備磁控濺射鍍膜設(shè)備真空蒸鍍真空蒸鍍是蒸發(fā)成膜材料使是蒸發(fā)成膜材料使其汽化或升華沉積到工件表其汽化或升華沉積到工件表面形成薄膜的方法。面形成薄膜的方法。真空蒸鍍真空蒸鍍TiN活塞環(huán)活塞環(huán)真空蒸鍍真空蒸鍍Al膜的塑料制品膜的塑料制品濺射鍍?yōu)R射鍍是在真空下通過是在真空下通過輝光放電來電離氬氣，輝光放電來電離氬氣，氬離子在電場作用下加氬離子在電場作用下加速轟擊陰極，濺射下來速轟擊陰極，濺射下來的粒子沉積到工件

36、表面的粒子沉積到工件表面成膜的方法。成膜的方法。濺射鍍示意圖濺射鍍示意圖磁控濺射鍍膜機磁控濺射鍍膜機磁控濺射鍍磁控濺射鍍AlAl的塑料制品的塑料制品離子鍍離子鍍是在真空下利用氣體放電技術(shù)，將蒸發(fā)的原是在真空下利用氣體放電技術(shù)，將蒸發(fā)的原子部分電離成離子，與同時產(chǎn)生的大量高能中性粒子部分電離成離子，與同時產(chǎn)生的大量高能中性粒多弧離子鍍膜機多弧離子鍍膜機子一起沉積到工件表面成子一起沉積到工件表面成膜的方法。膜的方法。物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強

37、、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等離子鍍產(chǎn)品離子鍍產(chǎn)品領(lǐng)域制備耐磨、領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。超導(dǎo)等薄膜。 2、化學(xué)氣相沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體是指在一定溫度下，混合氣體與基體CVD設(shè)備設(shè)備表面相互作用而在基表面相互作用而在基體表面形成金屬或化體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。合物薄膜的方法。例如，氣態(tài)的例如，氣

38、態(tài)的TiCl4與與N2和和H2在受熱鋼在受熱鋼的表面反應(yīng)生成的表面反應(yīng)生成TiN，并沉積在鋼的表面形并沉積在鋼的表面形成耐磨抗蝕的沉積層。成耐磨抗蝕的沉積層。經(jīng)經(jīng)CVD處理的模具處理的模具經(jīng)經(jīng)CVD處理處理的活塞環(huán)的活塞環(huán)三束表面改性技術(shù)三束表面改性技術(shù)是指將是指將激光束激光束、電子束電子束和和離子束離子束(合稱合稱“三束三束”)等具有高能量密度的能源等具有高能量密度的能源(一般大于一般大于103W/cm2)施加到材料表面，使之發(fā)生物理、化學(xué)施加到材料表面，使之發(fā)生物理、化學(xué)變化，以獲得特殊表面性能的技術(shù)。變化，以獲得特殊表面性能的技術(shù)。電子束加工電子束加工等離子束加工等離子束加工 進行快速加

39、熱和快速冷進行快速加熱和快速冷卻，使表層的結(jié)構(gòu)和成分卻，使表層的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生大幅度改變（如形成發(fā)生大幅度改變（如形成微晶、納米晶、非晶、亞微晶、納米晶、非晶、亞穩(wěn)成分固溶體和化合物穩(wěn)成分固溶體和化合物等），從而獲得所需要的等），從而獲得所需要的特殊性能。特殊性能。束流技術(shù)還具有能量利用束流技術(shù)還具有能量利用率高、工件變形小、生產(chǎn)率高、工件變形小、生產(chǎn)效率高等特點。效率高等特點。l由于這些束流具有極高的能量密度，可對材料表面由于這些束流具有極高的能量密度，可對材料表面1、激光束表面改性技術(shù)、激光束表面改性技術(shù)激光束能量密度高激光束能量密度高(106W/cm2)，可在短時間內(nèi)將，可在短時間內(nèi)將工

40、件表面快速加熱或融化工件表面快速加熱或融化, 而心部溫度基本不變而心部溫度基本不變; 當當激激l光輻射停止后，光輻射停止后，由于散熱速度由于散熱速度快，又會產(chǎn)生快，又會產(chǎn)生“自激冷自激冷”。l激光表面改性激光表面改性技術(shù)主要應(yīng)用技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾方面于以下幾方面:CO2激光器激光器 激光表面淬火（激光相變硬化）激光表面淬火（激光相變硬化）激光表面淬火件硬度高（比普通淬火高激光表面淬火件硬度高（比普通淬火高1520%）、）、耐磨、耐疲勞，變形極小，表面光亮。耐磨、耐疲勞，變形極小，表面光亮。已廣泛用于發(fā)動機缸套、滾動軸承圈、機床導(dǎo)軌、已廣泛用于發(fā)動機缸套、滾動軸承圈、機床導(dǎo)軌、冷作模具等。冷作模具等。激光表面淬火件激光表面淬火件激光表激光表面淬火面淬火 激光表面合金化激光表面合金化預(yù)先用鍍膜或噴涂等技術(shù)把所要求的合金元素涂敷到預(yù)先用鍍膜或噴涂等技術(shù)把所要求的合金元素涂敷到工件表面，再用激光束照射涂敷表面，使表