金屬工藝學(xué)—鋼熱處理

1、l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(jìn)行淬火以況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱l1、表面淬火目的：、表面淬火目的：l 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;l 心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的足夠的塑性和韌性塑性和韌性。即。即表硬里韌表硬里韌。l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。機(jī)床導(dǎo)軌機(jī)床導(dǎo)軌

2、表面淬火齒輪表面淬火齒輪l2、表面淬火后的回火、表面淬火后的回火l采用低溫回火采用低溫回火，溫度不高于，溫度不高于200。l回火目的為回火目的為降低內(nèi)應(yīng)力降低內(nèi)應(yīng)力，保留淬火，保留淬火高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性。l3、表面淬火表面淬火+低溫回火低溫回火后的組織后的組織l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)加熱感應(yīng)加熱表面淬火表面淬火示意圖示意圖l4、表面淬火常用加熱方法表面淬火常用加熱方法l 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，

3、使工件表面迅速加熱的方法。的方法。l感應(yīng)加熱分為：感應(yīng)加熱分為：l 高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱 頻率為頻率為200-300KHz，淬硬層深度淬硬層深度0.5-2mm傳動(dòng)軸連續(xù)淬傳動(dòng)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l 中頻感應(yīng)加熱中頻感應(yīng)加熱 頻 率 為頻 率 為 2 5 0 0 -8000Hz，淬硬層，淬硬層深度深度2-10mm。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(jī)車凸輪軸中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機(jī)車凸輪軸l 工頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱頻率為頻率為50Hz,淬硬淬硬層深度層深度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l 火焰

4、加熱火焰加熱: 利用乙炔火焰直利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本接加熱工件表面的方法。成本低，低，但質(zhì)量不易控制但質(zhì)量不易控制。l 激光熱處理激光熱處理: 利用高能量密利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。的方法。效率高，質(zhì)量好效率高，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面淬火火焰加熱表面淬火l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(jìn)而改變

5、其性能進(jìn)而改變其性能的的熱處理工藝熱處理工藝。l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。織，還改變其化學(xué)成分。l化學(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。l根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素化、多元共滲、滲其他元素等。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l1、介質(zhì)介質(zhì)(滲劑滲劑)的分解的分解: 分解分解的同時(shí)釋放出活性原子。的同時(shí)釋放出活性原子。l如：滲碳如：滲碳 CH42H2+C 氮化氮

6、化 2NH33H2+2Nl2、工件表面的吸收工件表面的吸收: 活性原活性原子向固溶體溶解或與鋼中某子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。些元素形成化合物。l3、原子向內(nèi)部擴(kuò)散。、原子向內(nèi)部擴(kuò)散。 氮化擴(kuò)散層氮化擴(kuò)散層l1、滲碳目的、滲碳目的l提高工件表面硬度、提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好同時(shí)保持心部良好的韌性。的韌性。l2、滲碳用鋼、滲碳用鋼l為含為含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。 經(jīng)滲碳的機(jī)車從動(dòng)齒輪經(jīng)滲碳的機(jī)車從動(dòng)齒輪氣體滲碳?xì)怏w滲碳法示意圖法示意圖l3、滲碳方法、滲碳方法l 氣體滲碳法氣體滲碳

7、法l將工件放入密封爐內(nèi)，將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。l滲劑為氣體滲劑為氣體 (煤氣、液煤氣、液化氣等化氣等)或有機(jī)液體或有機(jī)液體(煤煤油、甲醇等油、甲醇等)。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 質(zhì)量好質(zhì)量好, 效率高效率高；缺點(diǎn)缺點(diǎn): 滲層成分與深度不易控制。滲層成分與深度不易控制。l 固體滲碳法固體滲碳法l將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳l滲劑為木炭。滲劑為木炭。l優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單；l缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。l 真空滲碳法真空滲碳法l將工件放入真空滲碳爐中，抽真空將工件放入真空滲碳

8、爐中，抽真空后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 表面質(zhì)量好表面質(zhì)量好, 滲碳速度快。滲碳速度快。真空滲碳爐真空滲碳爐l4、滲碳溫度：、滲碳溫度：為為900-950。l滲碳層厚度（由表面到過(guò)度層一半處的厚度）：滲碳層厚度（由表面到過(guò)度層一半處的厚度）： 一般為一般為0.5-2mm。低碳鋼滲碳緩冷后的組織低碳鋼滲碳緩冷后的組織l滲碳層表面含碳量：滲碳層表面含碳量：以以0.85-1. 05為為最好。最好。l熱處理：常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到熱處理：常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50淬火淬火+低溫回火。低溫回火。此時(shí)組織為：此時(shí)組織為：l表層：表層：M回

9、回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A(少量少量)l心部：心部：M回回+F（淬透時(shí)）（淬透時(shí)）滲碳淬火后的表層組織滲碳淬火后的表層組織M+Fl氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。l1、氮化用鋼、氮化用鋼井式氣體氮化爐井式氣體氮化爐l為含為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。的中碳鋼。l常用鋼號(hào)為常用鋼號(hào)為38CrMoAl。l2、氮化溫度為、氮化溫度為500-570l氮化層厚度不超過(guò)氮化層厚度不超過(guò)0.6-0.7mm。l3、常用氮化方法、常用氮化方法l氣體氮化法與離子氮化法。氣體氮化法與離子氮化法。l氣體氮化法與氣體滲碳法類氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。似

10、，滲劑為氨。l離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，使電離的氮離子高速?zèng)_擊作使電離的氮離子高速?zèng)_擊作為陰極的工件。與氣體氮化為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時(shí)間短，氮化層相比，氮化時(shí)間短，氮化層脆性小。脆性小。離子氮化爐離子氮化爐l1指出指出 A1、A3、Acm； AC1、AC3、 Accm ； Ar1、Ar3、Arcm 各臨界點(diǎn)的意義。各臨界點(diǎn)的意義。l2.何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基何謂鋼的熱處理？鋼的熱處理操作有哪些基本類型？試說(shuō)明熱處理同其它工藝過(guò)程的關(guān)系本類型？試說(shuō)明熱處理同其它工藝過(guò)程的關(guān)系及其在機(jī)械制造中的地位和作用。及其在機(jī)械制造中的地位和作用。l3.

11、說(shuō)明共析鋼說(shuō)明共析鋼 C 曲線各個(gè)區(qū)曲線各個(gè)區(qū),各條線的物理意義，各條線的物理意義，并指出影響并指出影響 C 曲線形狀和位置的主要因素。曲線形狀和位置的主要因素。l4.鋼的馬氏體的臨界冷卻速度的大小受哪些因鋼的馬氏體的臨界冷卻速度的大小受哪些因素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？素影響？它與鋼的淬透性有何關(guān)系？l5.試比較共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與試比較共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點(diǎn)。連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的異同點(diǎn)。 l6.馬氏體組織有哪幾種基本類型？它們?cè)谛纬神R氏體組織有哪幾種基本類型？它們?cè)谛纬蓷l件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點(diǎn)？條件、晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能有何特點(diǎn)？馬

12、氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？馬氏體的硬度與含碳量關(guān)系如何？ l7.退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾退火的主要目的是什么？生產(chǎn)上常用的退火操作有哪幾種？指出退火操作的應(yīng)用范種？指出退火操作的應(yīng)用范l8.表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪幾種？比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。并說(shuō)明表面淬火前應(yīng)采用比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。并說(shuō)明表面淬火前應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理。何種預(yù)先熱處理。l9.擬用擬用T10制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：鍛造制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，工藝路線為：鍛造熱熱處理處理機(jī)加工機(jī)加工熱處理熱處理磨加工。（磨加工。（1）試寫出各熱處理）試寫出各熱處理工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；（工序的名稱并指出各熱處理工序的作用；（2）指出最終）指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度熱處理后的顯微組織及大致硬度 ；（；（3）制定最終熱處理）制定最終熱處理工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì)工藝規(guī)定（溫度、冷卻介質(zhì) ）l10.一批一批45鋼試樣（尺寸鋼試樣（尺寸15*10mm），因其組織、晶粒），因其組織、晶粒大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；大小不均勻，需采用退火處理。擬采用以下幾種退火工藝；l1緩慢加熱至緩慢加熱至700，保溫