第四章鋼表面淬火1

1、1、鋼的普通熱處理包括哪些工藝鋼的普通熱處理包括哪些工藝? 正火、退火、淬火和回火，統(tǒng)稱(chēng)“四把火”。2、什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織和性能怎樣？、什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織和性能怎樣？ 淬火后高溫回火得到回火索氏體組織的復(fù)合熱處理工藝稱(chēng)調(diào)質(zhì)。 調(diào)質(zhì)后的組織具有較好的綜合力學(xué)性能。3、什么是鋼的淬透性？、什么是鋼的淬透性？ 鋼在淬火條件下得到M組織或淬透層深度的能力，是鋼的固有屬性。溫故知新 截面較大、形狀復(fù)雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、截面較大、形狀復(fù)雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等工件，要求截面機(jī)械性能均勻，應(yīng)選用鍛模、錘桿等工件，要求截面機(jī)械性能均勻，應(yīng)選用淬透性好的鋼。淬

2、透性好的鋼。心部：硬度低，韌性高在生產(chǎn)中，有很多零件要求表面和心部具有在生產(chǎn)中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有較高的不同的性能，一般是表面硬度高，有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；而心部要求有較好的塑耐磨性和疲勞強(qiáng)度；而心部要求有較好的塑性和韌性。性和韌性。表面：硬度高，耐磨表面和心部性能要求不同的零件實(shí)例表面和心部性能要求不同的零件實(shí)例 在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都不能滿(mǎn)足其要求。處理方法，都不能滿(mǎn)足其要求。 低碳鋼低碳鋼 ：可滿(mǎn)足心部要求，：可滿(mǎn)足心部要求， 表面要求不能滿(mǎn)足；表面要求不能滿(mǎn)足； 高碳

3、鋼：高碳鋼： 可滿(mǎn)足表面要求，可滿(mǎn)足表面要求， 心部要求不能滿(mǎn)足；心部要求不能滿(mǎn)足；解決這一問(wèn)題的方法是表面熱處理和化學(xué)熱處理 僅對(duì)鋼的表面加熱、僅對(duì)鋼的表面加熱、冷卻而不改變其成分冷卻而不改變其成分的熱處理工藝稱(chēng)為表的熱處理工藝稱(chēng)為表面熱處理面熱處理, 也叫表面也叫表面淬火淬火。 化學(xué)熱處理是將鋼件置于化學(xué)熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變素滲入它的表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿(mǎn)足到改進(jìn)表面性能，滿(mǎn)足技術(shù)要求的熱處理過(guò)程。技術(shù)要求的熱處理過(guò)程。讓我們首先學(xué)習(xí)讓我們首先學(xué)習(xí)

4、一下表面熱處理一下表面熱處理吧。吧。表面淬火表面淬火按照實(shí)現(xiàn)方式，表面淬火可分為：按照實(shí)現(xiàn)方式，表面淬火可分為： 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火實(shí)現(xiàn)表面淬火的基本條件是有足夠的能量密度實(shí)現(xiàn)表面淬火的基本條件是有足夠的能量密度提供表面加熱，使表面有足夠的速度達(dá)到相變提供表面加熱，使表面有足夠的速度達(dá)到相變點(diǎn)以上的溫度，屬點(diǎn)以上的溫度，屬非平衡加熱非平衡加熱。 鋼在非平衡加熱時(shí)的相變特點(diǎn)：鋼在非平衡加熱時(shí)的相變特點(diǎn)：p74751.在一定的加熱溫度范圍內(nèi)，臨界點(diǎn)隨加熱速度的在一定的加熱溫度范圍內(nèi)，臨界點(diǎn)隨加熱速度的增加而提高。增加

5、而提高。2.奧氏體成分不均勻性隨加熱速度的增加而增大。奧氏體成分不均勻性隨加熱速度的增加而增大。3.提高加熱速度可顯著細(xì)化奧氏體晶粒。提高加熱速度可顯著細(xì)化奧氏體晶粒。4.快速加熱對(duì)過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變及馬氏體的回火有快速加熱對(duì)過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變及馬氏體的回火有明顯的影響：明顯的影響：減小過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使減小過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使“C”曲線(xiàn)左移；曲線(xiàn)左移； 亞共析鋼馬氏體轉(zhuǎn)變后，在原鐵素亞共析鋼馬氏體轉(zhuǎn)變后，在原鐵素體區(qū)出現(xiàn)低碳馬氏體，原珠光體區(qū)出現(xiàn)高碳馬氏體；體區(qū)出現(xiàn)低碳馬氏體，原珠光體區(qū)出現(xiàn)高碳馬氏體； 表面淬火得到的馬氏體回火時(shí)，硬度下降較快。表面淬火得到的馬氏體回火時(shí)，硬度下降較快。

6、感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 是利用感應(yīng)電流（渦流）通過(guò)工件是利用感應(yīng)電流（渦流）通過(guò)工件產(chǎn)生的熱效應(yīng)使工件表面局部加熱，產(chǎn)生的熱效應(yīng)使工件表面局部加熱，然后快速冷卻獲得馬氏體組織的工然后快速冷卻獲得馬氏體組織的工藝。藝。感應(yīng)加熱表面淬火分類(lèi)感應(yīng)加熱表面淬火分類(lèi)感應(yīng)加熱表面淬火原理感應(yīng)加熱表面淬火原理感應(yīng)線(xiàn)圈中通以交流電時(shí)，即在感應(yīng)線(xiàn)圈中通以交流電時(shí)，即在其內(nèi)部和周?chē)a(chǎn)生一與電流相同其內(nèi)部和周?chē)a(chǎn)生一與電流相同頻率的交變磁場(chǎng)。若把工件置于頻率的交變磁場(chǎng)。若把工件置于磁場(chǎng)中，則在工件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)中，則在工件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，并由于電阻的作用而被加電流，并由于電阻的作用而被加熱。由于交流電

7、的熱。由于交流電的集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)，靠，靠近工件表面的電流密度大，而中近工件表面的電流密度大，而中心幾乎為零。工件表面溫度快速心幾乎為零。工件表面溫度快速升高到相變點(diǎn)以上，而心部溫度升高到相變點(diǎn)以上，而心部溫度仍在相變點(diǎn)以下。感應(yīng)加熱后，仍在相變點(diǎn)以下。感應(yīng)加熱后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液噴射淬火，淬火后進(jìn)行液噴射淬火，淬火后進(jìn)行150-150-180180低溫回火，以降低淬火應(yīng)低溫回火，以降低淬火應(yīng)力，并保持高硬度和高耐磨性。力，并保持高硬度和高耐磨性。 電流頻率與淬硬深度的關(guān)系電流頻率與淬硬深度的關(guān)系在淬火溫度狀態(tài)下，在淬火溫度狀態(tài)下，電流透入深度與感應(yīng)電

8、流透入深度與感應(yīng)電流的頻率有關(guān)，如電流的頻率有關(guān)，如下式所示：下式所示： mmf50300感應(yīng)加熱的物理過(guò)程：感應(yīng)加熱的物理過(guò)程：P82冷態(tài)電流透入深度：冷態(tài)電流透入深度：熱態(tài)電流透入深度：熱態(tài)電流透入深度：透入式加熱透入式加熱傳導(dǎo)式加熱傳導(dǎo)式加熱透入式加熱的特點(diǎn)透入式加熱的特點(diǎn)：mmf500800mmf2020感應(yīng)加熱表面淬火工藝感應(yīng)加熱表面淬火工藝（1）選擇設(shè)備）選擇設(shè)備 （a）設(shè)備頻率的選擇）設(shè)備頻率的選擇 （b）比功率的選擇）比功率的選擇 f f一定時(shí)，比功率越大，加熱速度越快：一定時(shí)，比功率越大，加熱速度越快：比功率一定時(shí)，比功率一定時(shí)，f f越高，電流透入越淺，加越高，電流透入越淺

9、，加熱速度越快。熱速度越快。 f f一定時(shí)，硬化層較淺的，選用較大的一定時(shí)，硬化層較淺的，選用較大的比功率（透入式加熱）；硬化層一定時(shí)，比功率（透入式加熱）；硬化層一定時(shí)，f f較低的可選用較大的比功率。較低的可選用較大的比功率。222500150 xxf（2）淬火加熱溫度和加熱方式的選擇）淬火加熱溫度和加熱方式的選擇 感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)采用較高的淬火加熱溫感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)采用較高的淬火加熱溫度。（比普通加熱淬火溫度高度。（比普通加熱淬火溫度高30-20030-200） 感應(yīng)加熱方式：同時(shí)加熱法感應(yīng)加熱方式：同時(shí)加熱法 連續(xù)加熱法連續(xù)加熱法（3）冷卻方式和冷卻介質(zhì)的選擇）冷卻方式和冷卻介質(zhì)的

10、選擇 冷卻方式：噴射冷卻冷卻方式：噴射冷卻 浸液冷卻浸液冷卻 常用的淬火介質(zhì)：水、油、聚乙烯醇水溶常用的淬火介質(zhì)：水、油、聚乙烯醇水溶液、聚丙烯醇水溶液、乳化液等液、聚丙烯醇水溶液、乳化液等同時(shí)加熱法、噴射冷卻同時(shí)加熱法、噴射冷卻連續(xù)加熱法連續(xù)加熱法（4）回火工藝）回火工藝 在硬度要求相同時(shí)，表面感應(yīng)淬火工件在硬度要求相同時(shí)，表面感應(yīng)淬火工件的回火溫度應(yīng)比普通淬火的低。的回火溫度應(yīng)比普通淬火的低。 一般只進(jìn)行低溫回火，一般只進(jìn)行低溫回火，150-180150-180。 可進(jìn)行爐中回火、自回火和感應(yīng)加熱可進(jìn)行爐中回火、自回火和感應(yīng)加熱回火?；鼗?。 感應(yīng)器的設(shè)計(jì)感應(yīng)器的設(shè)計(jì) 鄰近效應(yīng)鄰近效應(yīng) 環(huán)狀

11、效應(yīng)環(huán)狀效應(yīng) 尖角效應(yīng)尖角效應(yīng)感應(yīng)加熱表面淬火特點(diǎn)感應(yīng)加熱表面淬火特點(diǎn) 高頻感應(yīng)加熱時(shí)，加熱速度快，過(guò)熱度大高頻感應(yīng)加熱時(shí)，加熱速度快，過(guò)熱度大（A Ac3c3以上以上8080150) 150) ，因此淬火組織細(xì)小，因此淬火組織細(xì)小，成分不均勻，所以淬火組織硬度高，耐磨性好。成分不均勻，所以淬火組織硬度高，耐磨性好。 表面層淬得馬氏體后表面層淬得馬氏體后, , 由于體積膨脹在工件表由于體積膨脹在工件表面層造成較大的殘余壓應(yīng)力面層造成較大的殘余壓應(yīng)力, , 顯著提高工件的顯著提高工件的疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度。 因加熱速度快，沒(méi)有保溫時(shí)間，工件的氧化脫因加熱速度快，沒(méi)有保溫時(shí)間，工件的氧化脫碳少。另外

12、，由于內(nèi)部未加熱，工件的淬火變碳少。另外，由于內(nèi)部未加熱，工件的淬火變形也小。形也小。 加熱溫度和淬硬層厚度（從表面到半馬氏體區(qū)加熱溫度和淬硬層厚度（從表面到半馬氏體區(qū)的距離）容易控制，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。的距離）容易控制，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 工藝設(shè)備較貴，維修調(diào)整困難，對(duì)于形狀復(fù)雜工藝設(shè)備較貴，維修調(diào)整困難，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件的感應(yīng)器不易制造。的零件的感應(yīng)器不易制造。感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用范圍感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用范圍 一般用于一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼中碳鋼和中碳低合金鋼,如如45、40Cr、40MnB鋼等。用于齒輪、軸類(lèi)零件的表面硬化，提高鋼等。用于齒輪、軸類(lèi)零件的表面硬化，提高耐磨性。耐磨性。 為零件心部的性能，感應(yīng)加熱淬火的預(yù)備熱處理常采為零件心部的性能，感應(yīng)加熱淬火的預(yù)備熱處理常采用用調(diào)質(zhì)處理或正火調(diào)質(zhì)處理或正火。 感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線(xiàn)為：感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線(xiàn)為： 下料下料-鍛造鍛造-調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火-切削加工切削加工-感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)加熱淬火+低溫回火低溫回火-精加工精加工-檢驗(yàn)檢驗(yàn)火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣火焰加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣氧等火焰加熱工件表面，進(jìn)行淬火。氧等火焰加熱工件表面，進(jìn)行淬火。 火焰加熱表面淬火和高頻感應(yīng)加熱火焰加