第3章金屬熱處理及表面改性

1、第第3 3章章 鋼的熱處理及表面改性鋼的熱處理及表面改性n 改變鋼性能的主要途徑改變鋼性能的主要途徑：一是合金化一是合金化，加入合金元素、，加入合金元素、改變含碳量，調(diào)整鋼的化學(xué)改變含碳量，調(diào)整鋼的化學(xué)成分；成分；二是通過(guò)冷、熱加工二是通過(guò)冷、熱加工改變其結(jié)構(gòu)和性能改變其結(jié)構(gòu)和性能；三是熱三是熱處理處理。熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線v加熱速度；加熱速度；v 加熱溫度；加熱溫度； v保溫時(shí)間；保溫時(shí)間； v冷卻速度。冷卻速度。熱處理工藝參數(shù)：時(shí)間時(shí)間 n 3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理n 鋼的熱處理鋼的熱處理：將鋼在：將鋼在固態(tài)固態(tài)下、在一定的介質(zhì)中施以不下、在一定的介質(zhì)中施以不同的同的加熱

2、加熱、保溫保溫和和冷卻冷卻來(lái)改來(lái)改變鋼的組織，從而獲得所需變鋼的組織，從而獲得所需性能的一種性能的一種工藝工藝。鋼熱處理的目的鋼熱處理的目的n、充分發(fā)揮材料的潛力，提、充分發(fā)揮材料的潛力，提高零件使用性能，延長(zhǎng)使用壽命。高零件使用性能，延長(zhǎng)使用壽命。n、改善材料的加工性能。、改善材料的加工性能。 原理原理同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，使鋼，使鋼在加熱和冷卻過(guò)程中，內(nèi)部發(fā)生組在加熱和冷卻過(guò)程中，內(nèi)部發(fā)生組織與結(jié)構(gòu)變化?？椗c結(jié)構(gòu)變化。3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理鋼熱處理的分類鋼熱處理的分類3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理3.1.13.1.1鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變臨界溫度臨界溫

3、度 平衡時(shí)：平衡時(shí)：A A1 1、 A A3 3、AcmAcm 加熱時(shí)：加熱時(shí)：AcAc1 1、 AcAc3 3、AccmAccm冷卻時(shí)：冷卻時(shí)：ArAr1 1、ArAr3 3、ArcmArcm3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理（一）（一）奧氏體的形成奧氏體的形成 Fe Fe，C C原子擴(kuò)散和晶格原子擴(kuò)散和晶格 改變的過(guò)程。改變的過(guò)程。 共析鋼加熱到共析鋼加熱到Ac1 以上時(shí)，以上時(shí)， P A 共析鋼共析鋼A化過(guò)程化過(guò)程 形核形核 、長(zhǎng)大、長(zhǎng)大、 FeFe3 3 C C 完全完全溶解、溶解、A 的均勻化的均勻化。 亞（過(guò)）析鋼的亞（過(guò)）析鋼的A化化 P A 后，先共析后，先共析 F 或或 Fe

4、3C 溶解溶解。 3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理（二）（二） 影響奧氏體晶粒度的因素影響奧氏體晶粒度的因素 加熱溫度和速度加熱溫度和速度 轉(zhuǎn)變快轉(zhuǎn)變快 C%或或 FeFe3 3 C C片間距片間距 界面多，形核多界面多，形核多 轉(zhuǎn)變快轉(zhuǎn)變快 合金元素合金元素 A化速度化速度或或 A 晶粒度晶粒度 加熱溫度、保溫時(shí)間加熱溫度、保溫時(shí)間 晶粒尺寸晶粒尺寸合金碳化物合金碳化物，C% 晶粒尺寸晶粒尺寸 3.1鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 熱處理目的熱處理目的：提高和改善鋼的：提高和改善鋼的性能。性能。冷卻過(guò)程是熱處理的關(guān)鍵，決冷卻過(guò)程是熱

5、處理的關(guān)鍵，決定鋼在室溫下的組織。定鋼在室溫下的組織。第第3章章 鋼的熱處理及表面改性鋼的熱處理及表面改性1 1、等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變 A A轉(zhuǎn)變曲線轉(zhuǎn)變曲線：描述：描述A A“溫度一時(shí)間一轉(zhuǎn)變溫度一時(shí)間一轉(zhuǎn)變”三者之間關(guān)系的曲線。三者之間關(guān)系的曲線。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變冷卻方式冷卻方式：等溫冷：等溫冷卻和連續(xù)冷卻。卻和連續(xù)冷卻。1 1、等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變 A A等溫轉(zhuǎn)變曲線等溫轉(zhuǎn)變曲線：將經(jīng)：將經(jīng)A A化的化的共析鋼急冷到共析鋼急冷到A A1 1以下各個(gè)不同的溫以下各個(gè)不同的溫度，然后測(cè)量其硬度，并在顯微鏡度，然后測(cè)量其硬度，并在顯微鏡下觀察其組織，找出各個(gè)

6、等溫溫度下觀察其組織，找出各個(gè)等溫溫度下的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間，下的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間，并畫在并畫在“溫度一時(shí)間溫度一時(shí)間”的坐標(biāo)系中，的坐標(biāo)系中，將所有的轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)將所有的轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)分別連接起來(lái)。分別連接起來(lái)。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變（一）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線分析（一）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線分析C C曲線的左邊曲線的左邊一條線為轉(zhuǎn)變開始一條線為轉(zhuǎn)變開始線，右邊一條線為線，右邊一條線為轉(zhuǎn)變終了線，其中轉(zhuǎn)變終了線，其中轉(zhuǎn)變開始時(shí)間稱為轉(zhuǎn)變開始時(shí)間稱為孕育期孕育期。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)

7、變、孕育期和轉(zhuǎn)變速度隨等溫溫度變化、孕育期和轉(zhuǎn)變速度隨等溫溫度變化 在在550550左右，孕育期最左右，孕育期最短，轉(zhuǎn)變速度最快稱為短，轉(zhuǎn)變速度最快稱為C C曲曲線的線的“鼻尖鼻尖”。在。在“鼻尖鼻尖”以以上，隨著等溫溫度降低，過(guò)冷上，隨著等溫溫度降低，過(guò)冷度增加，相變驅(qū)動(dòng)力增大，孕度增加，相變驅(qū)動(dòng)力增大，孕育期縮短，轉(zhuǎn)變速度變快。在育期縮短，轉(zhuǎn)變速度變快。在“鼻尖鼻尖”溫度以下至溫度以下至MsMs之間，之間，隨等溫溫度降低，雖然過(guò)冷度隨等溫溫度降低，雖然過(guò)冷度增加使相變驅(qū)動(dòng)力增大，但原增加使相變驅(qū)動(dòng)力增大，但原子活動(dòng)能力顯著減小，孕育期子活動(dòng)能力顯著減小，孕育期增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度變慢。增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變

8、速度變慢。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變過(guò)冷過(guò)冷A A的等溫轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷過(guò)冷A :T S T珠光體珠光體 P ，3800索氏體索氏體 S 8000屈氏體屈氏體 T 80003.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變（1 1）上貝氏體（）上貝氏體（B B上上）B B上上由許多互相平行密排的由許多互相平行密排的F F片和分布在片間的斷續(xù)小片狀片和分布在片間的斷續(xù)小片狀FeFe3 3C C組成。它是組成。它是550 550 350 350 溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。B B上上中中F F片較粗，且呈平行片較粗，且呈平行排列，碳化物粗大

9、，塑性、韌排列，碳化物粗大，塑性、韌性較差性較差。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變（2 2）下貝氏體（）下貝氏體（B B下下）B B下下由由F F針體內(nèi)彌散針體內(nèi)彌散分布著微小的粒狀碳化分布著微小的粒狀碳化物組成，組織特征為黑物組成，組織特征為黑針狀。是在針狀。是在350 350 MsMs溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。溫度區(qū)間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。B B下下中中F F針較細(xì)，碳針較細(xì)，碳化物細(xì)小，分布均勻且化物細(xì)小，分布均勻且位于位于F F內(nèi)。具有較高強(qiáng)內(nèi)。具有較高強(qiáng)度和硬度、良好的韌性度和硬度、良好的韌性和塑性。和塑性。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變、低

10、溫轉(zhuǎn)變（、低溫轉(zhuǎn)變（MsMs室溫室溫）馬氏體型轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變溫度低，過(guò)冷轉(zhuǎn)變溫度低，過(guò)冷度很大，鐵原子和碳原度很大，鐵原子和碳原子均已不能擴(kuò)散。轉(zhuǎn)變子均已不能擴(kuò)散。轉(zhuǎn)變時(shí)，只進(jìn)行時(shí)，只進(jìn)行FeFe向向-Fe-Fe晶格晶格改組改組，F(xiàn)eFe中溶解的碳原子將全中溶解的碳原子將全部被迫固溶于部被迫固溶于-Fe-Fe的的晶格中。晶格中。 M M：碳在：碳在FeFe中中的過(guò)飽和固溶體組織。的過(guò)飽和固溶體組織。 （馬氏體轉(zhuǎn)變（馬氏體轉(zhuǎn)變無(wú)擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，切變）無(wú)擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，切變）瞬時(shí)形核，瞬時(shí)長(zhǎng)大瞬時(shí)形核，瞬時(shí)長(zhǎng)大3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變馬氏體的兩種形貌馬氏體的兩種

11、形貌n高碳高碳M M（WcWc1.0%1.0%） 一般呈針狀，高硬度、一般呈針狀，高硬度、高脆性。高脆性。n低碳低碳M M（WcWc0.2%0.2%）為一束束相互平行的細(xì)）為一束束相互平行的細(xì)條狀組織，具有一定的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性條狀組織，具有一定的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變主要特點(diǎn)馬氏體型轉(zhuǎn)變主要特點(diǎn) （1 1）轉(zhuǎn)變不完全。存在殘余奧氏體）轉(zhuǎn)變不完全。存在殘余奧氏體（AA）。）。n （2 2）具有轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)）具有轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)M Ms s和轉(zhuǎn)變終止和轉(zhuǎn)變終止點(diǎn)點(diǎn)M Mf f，并隨含碳量和合金元素的增加而降，并隨含碳量和合金

12、元素的增加而降低。低。n （3 3）屬非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，形成速度快，）屬非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，形成速度快，產(chǎn)物間產(chǎn)生沖擊，加之晶格畸變等，造成產(chǎn)物間產(chǎn)生沖擊，加之晶格畸變等，造成內(nèi)應(yīng)力大，易變形開裂。內(nèi)應(yīng)力大，易變形開裂。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變影響因素影響因素 碳含量的影響碳含量的影響 含碳量越接近共析成分，過(guò)冷含碳量越接近共析成分，過(guò)冷A A越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 、合金元素、合金元素 、加熱溫度和保溫時(shí)間、加熱溫度和保溫時(shí)間 二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)

13、變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線曲線：描述過(guò)冷：描述過(guò)冷A A連續(xù)冷卻時(shí)的溫度連續(xù)冷卻時(shí)的溫度- -時(shí)間時(shí)間- -轉(zhuǎn)變曲線，轉(zhuǎn)變曲線，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CCTCCT曲線曲線。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 凡冷卻曲線碰凡冷卻曲線碰到到V VK K線，過(guò)冷線，過(guò)冷A A就就不再繼續(xù)向不再繼續(xù)向P P轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變，一直保持到一直保持到MsMs點(diǎn)以點(diǎn)以下轉(zhuǎn)變?yōu)橄罗D(zhuǎn)變?yōu)镸 M。臨界冷卻速臨界冷卻速度度V VK K ：獲得全部：獲得全部M M組織的最小冷卻速組織的最小冷卻速度。度。3.1.23.1.2鋼

14、在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變n（1 1）CCTCCT曲線曲線位于等溫位于等溫C C曲線右曲線右下方，下方，P P轉(zhuǎn)變稍滯轉(zhuǎn)變稍滯后一些，轉(zhuǎn)變溫后一些，轉(zhuǎn)變溫度稍低一些。度稍低一些。n （2 2）CCTCCT曲曲線沒(méi)有等溫線沒(méi)有等溫C C曲線曲線的下半部分，沒(méi)的下半部分，沒(méi)有有B B轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 V V1 1（退火），獲得粗片（退火），獲得粗片狀狀P P組織；組織；V V2 2（正火），獲（正火），獲得得S S組織；

15、組織；V V3 3（油中淬火），（油中淬火），先有一部分先有一部分A A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)門 T，剩，剩余余A A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸 M；V V4 4（水中淬（水中淬火），只有過(guò)冷到火），只有過(guò)冷到MsMs以下以下轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成M M，得到，得到M M和殘余和殘余A A的的組織。組織。3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能和性能珠光體珠光體 A F + Fe3C 0.77%C 0.0218%C 6.69%C 過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能和性能馬氏體馬氏體過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能能上貝氏體上貝氏體

16、碳化碳化物主物主要分要分布在布在鐵素鐵素體板體板條間條間過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能能下貝氏體下貝氏體碳化碳化物主物主要分要分布在布在鐵素鐵素體板體板條內(nèi)條內(nèi)P，B和和M轉(zhuǎn)變的異同點(diǎn)轉(zhuǎn)變的異同點(diǎn)3.1.23.1.2鋼在冷卻時(shí)的組織鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變3.2.1 3.2.1 退火與正火退火與正火一、退火一、退火將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，隨爐緩慢冷度，保溫一定時(shí)間，隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。卻的熱處理工藝。 3.2 3.2 鋼的普通熱處理工藝鋼的普通熱處理工藝1 1 、退火的目的退火的目的n（1 1）降低鋼的硬度，使其易于）降低鋼的

17、硬度，使其易于切削加工；切削加工；n （2 2）提高鋼的塑性和韌性，以）提高鋼的塑性和韌性，以易于切削和冷變形加工；易于切削和冷變形加工；n （3 3）消除鋼中的組織缺陷，為）消除鋼中的組織缺陷，為熱鍛、熱軋或熱處理作好組織準(zhǔn)備；熱鍛、熱軋或熱處理作好組織準(zhǔn)備；n （4 4）消除前一工序中所產(chǎn)生的）消除前一工序中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防變形或開裂。內(nèi)應(yīng)力，以防變形或開裂。3.2.1 退火與正火退火與正火 、常用的退火方法、常用的退火方法完全退火、等溫退火、球化退火（不完全退火）、完全退火、等溫退火、球化退火（不完全退火）、均勻化退火（擴(kuò)散退火）、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火。均勻化退火（擴(kuò)散退火）、去應(yīng)

18、力退火和再結(jié)晶退火。 3.2.1 退火與正火退火與正火完全退火球化退火等溫退火擴(kuò)散退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火A3線以上30-50CA1線以上20-40CA3線以上30-50CA3線以上150-250CA1線以下600-650C再結(jié)晶以上150C緩慢冷卻緩冷至600C空冷快冷至A1線下保溫緩慢冷卻緩慢冷卻緩慢冷卻消除粗晶和不均勻組織將片狀P變?yōu)榍驙頟獲得均勻組織消除偏析消除殘余應(yīng)力消除加工硬化亞共析鋼過(guò)共析鋼合金鋼高合金鋼合金鋼鑄錠鑄件鑄、鍛、焊件冷塑性變形件退火分類退火分類加熱溫度加熱溫度冷卻方式冷卻方式主要目的主要目的適用范圍適用范圍3.2.1 退火與正火退火與正火 、常用的退火方法、常用的退

19、火方法2 2、正火、正火將鋼件加熱至將鋼件加熱至AcAc3 3或或AcAccmcm以上以上30305050，保溫使之完全，保溫使之完全A A化后在空氣中冷卻化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。的熱處理工藝。正火的冷卻速正火的冷卻速度比退火稍快，過(guò)冷度比退火稍快，過(guò)冷度稍大。組織較細(xì)，度稍大。組織較細(xì)，強(qiáng)度、硬度較高，一強(qiáng)度、硬度較高，一般為般為S S組織。組織。3.2.1 退火與正火退火與正火2 2、正火、正火 目的目的：n、對(duì)要求不高的結(jié)構(gòu)件，正火可、對(duì)要求不高的結(jié)構(gòu)件，正火可作為最終熱處理，細(xì)化組織，提高力學(xué)作為最終熱處理，細(xì)化組織，提高力學(xué)性能；性能；n、低碳鋼正火可提高其硬度，改、低碳鋼正火

20、可提高其硬度，改善切削加工性能；善切削加工性能；n、消除共析鋼和過(guò)共析鋼中的網(wǎng)、消除共析鋼和過(guò)共析鋼中的網(wǎng)狀狀FeFe3 3C C 。3.2.1 退火與正火退火與正火三、正火與退火的選擇三、正火與退火的選擇 （1 1） 從切削加工性方面考慮從切削加工性方面考慮低碳鋼用正火提高硬度，而高碳鋼用退火降低碳鋼用正火提高硬度，而高碳鋼用退火降低硬度，以便于切削加工。低硬度，以便于切削加工。3.2.1 退火與正火退火與正火 （2 2）從使用性能上考慮）從使用性能上考慮對(duì)零件性能要求不高，可用正火作為最終熱對(duì)零件性能要求不高，可用正火作為最終熱處理；當(dāng)零件形狀復(fù)雜、厚薄不均時(shí)，采用退火；處理；當(dāng)零件形狀復(fù)

21、雜、厚薄不均時(shí)，采用退火；對(duì)中、低碳鋼，正火比退火力學(xué)性能好。對(duì)中、低碳鋼，正火比退火力學(xué)性能好。 （3 3）從經(jīng)濟(jì)上考慮）從經(jīng)濟(jì)上考慮 正火操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，能耗少，故在正火操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，能耗少，故在可能條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮正火處理。可能條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮正火處理。3.2.1 3.2.1 退火與正火退火與正火退火和正火退火和正火完全退火完全退火（亞共析鋼，（亞共析鋼，Ac3以上完全奧氏體化）以上完全奧氏體化）等溫退火等溫退火（同完全（同完全退火，但時(shí)間較短）退火，但時(shí)間較短）不完全退火和球化退火不完全退火和球化退火（共析鋼和過(guò)共析（共析鋼和過(guò)共析鋼，（鋼，（Ac1以上不完全奧氏體化

22、）以上不完全奧氏體化）擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火（Ac3以上完以上完全奧氏體化，長(zhǎng)時(shí)間，全奧氏體化，長(zhǎng)時(shí)間，消除枝晶偏析）消除枝晶偏析）去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火（Ac1以下不奧氏體化，以下不奧氏體化，去除殘余應(yīng)力）去除殘余應(yīng)力）正火正火（Ac3或或Accm以以上完全奧氏體化，較快上完全奧氏體化，較快冷卻可細(xì)化晶粒）冷卻可細(xì)化晶粒）緩冷，如爐冷緩冷，如爐冷較快冷卻，如空冷較快冷卻，如空冷3.2.1 退火與正火退火與正火 3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火1 1、淬火、淬火 將鋼件加熱到將鋼件加熱到A Ac c3 3或或A Ac c1 1以上以上30305050，保溫后急冷，以獲得保溫后急冷，以獲得M

23、 M、B B的非平衡組織的熱處的非平衡組織的熱處理工藝。理工藝。 目的：提高鋼的強(qiáng)目的：提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。度、硬度和耐磨性。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火 3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火 （）淬火加熱（）淬火加熱溫度的選擇溫度的選擇 為使淬火后得到為使淬火后得到均勻細(xì)小的均勻細(xì)小的M M，先要在，先要在加熱時(shí)得到細(xì)小、均加熱時(shí)得到細(xì)小、均勻的勻的A A，否則，淬火組，否則，淬火組織的脆性增大，在淬織的脆性增大，在淬火冷卻時(shí)會(huì)引起變形火冷卻時(shí)會(huì)引起變形和開裂。和開裂。（）淬火冷卻（）淬火冷卻選擇原則選擇原則：既：既

24、要保證工件獲得要保證工件獲得M M，又要減少變形和避又要減少變形和避免開裂。免開裂。 兩慢一快兩慢一快措施措施：選擇：選擇合適的淬火介質(zhì)；合適的淬火介質(zhì)；改進(jìn)淬火方法。改進(jìn)淬火方法。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火淬火介質(zhì)的冷卻能力淬火介質(zhì)的冷卻能力3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火淬火方法淬火方法時(shí)間時(shí)間溫 度溫 度時(shí)間溫 度時(shí)間溫 度表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部表面內(nèi)部正在轉(zhuǎn)變正在轉(zhuǎn)變正在轉(zhuǎn)變正在轉(zhuǎn)變貝氏體馬氏體馬氏體馬氏體單單液液淬淬火火雙雙液液淬淬火火分分級(jí)級(jí)淬淬火火等等溫溫淬淬火火鹽浴、空冷3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火局部淬火法局部淬火法分類分類局部

25、加熱，局部淬火局部加熱，局部淬火整體加熱，局部淬火整體加熱，局部淬火3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火冷處理冷處理把淬火冷卻到室把淬火冷卻到室溫的鋼繼續(xù)冷卻到溫的鋼繼續(xù)冷卻到00以下的處理工藝。以下的處理工藝。適用于適用于MfMf溫度溫度 00的高碳鋼和合金鋼。的高碳鋼和合金鋼。特點(diǎn)特點(diǎn)：使過(guò)冷：使過(guò)冷A A向向M M轉(zhuǎn)變更加完全，減少殘轉(zhuǎn)變更加完全，減少殘余余A A的數(shù)量，提高鋼的的數(shù)量，提高鋼的硬度和耐磨性，并使尺硬度和耐磨性，并使尺寸穩(wěn)定。寸穩(wěn)定。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火室溫（3 3）鋼）鋼的淬透性和淬硬性的淬透性和淬硬性 n、淬透性的概念、淬透性的概念淬透

26、性淬透性：指鋼在淬火時(shí)：指鋼在淬火時(shí)獲得獲得M M的能力。的能力。n 影響因素影響因素：影響：影響C C曲線曲線或臨界冷卻速度的因素。或臨界冷卻速度的因素。 n 淬透層深度淬透層深度：工件表面：工件表面至半至半M M層之間的區(qū)域?yàn)榇阃笇又g的區(qū)域?yàn)榇阃笇?，其深度為淬透層深度。層，其深度為淬透層深度?.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火影響淬透層深度的因素影響淬透層深度的因素n（1 1）淬透性）淬透性鋼的淬透性越大，淬透層越深。鋼的淬透性越大，淬透層越深。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火n （3 3）冷卻介質(zhì)）冷卻介質(zhì)介質(zhì)冷卻能力大，淬透層較大。介質(zhì)冷卻能力大，淬透層較大。n

27、（2 2）零件尺寸）零件尺寸尺寸越大，熱容量越大，冷卻速度尺寸越大，熱容量越大，冷卻速度越慢，淬透層深度越小。越慢，淬透層深度越小。淬透性的測(cè)定淬透性的測(cè)定 （）末端淬火法（）末端淬火法 淬透性曲線淬透性曲線：將試樣：將試樣加熱至加熱至單相單相A A區(qū)區(qū)后，從試后，從試樣的下端進(jìn)行噴水冷卻，樣的下端進(jìn)行噴水冷卻，然后在試棒表面從端面起然后在試棒表面從端面起依次測(cè)定硬度將硬度隨依次測(cè)定硬度將硬度隨距水冷端距離的變化繪成距水冷端距離的變化繪成的曲線。的曲線。 dHRCJ試驗(yàn)樣品試驗(yàn)試驗(yàn)3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火 淬透性值用下式表示。淬透性值用下式表示。淬透性測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果淬透性測(cè)試

28、試驗(yàn)結(jié)果樣品臺(tái)樣品臺(tái)試樣試樣噴水噴水試樣上磨出一個(gè)平面試樣上磨出一個(gè)平面測(cè)出從底部到頂部的洛氏硬度值測(cè)出從底部到頂部的洛氏硬度值繪制出這樣一張圖繪制出這樣一張圖到試樣底端的距離到試樣底端的距離洛洛 氏氏 硬硬 度度3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火不同材料的淬透性不同材料的淬透性3%Mo1%Mo1%Ni0.4%C0.6%C0.4C%到試樣底端的距離到試樣底端的距離硬硬 度度冷卻速度冷卻速度淬透性曲線淬透性曲線3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火臨界直徑法臨界直徑法臨界直徑臨界直徑：同一種鋼在同一介質(zhì)中冷卻，：同一種鋼在同一介質(zhì)中冷卻，能全部淬成能全部淬成M M的最大直徑的最大

29、直徑D D。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火鋼淬透性的應(yīng)用鋼淬透性的應(yīng)用 許多大截面和動(dòng)載荷下工作的重要零件，許多大截面和動(dòng)載荷下工作的重要零件，以及承受拉力和壓力的重要零件，常以及承受拉力和壓力的重要零件，常要求表要求表面和心部力學(xué)性能一致面和心部力學(xué)性能一致，應(yīng)當(dāng)，應(yīng)當(dāng)選用淬透性高選用淬透性高的鋼的鋼；某些零件的某些零件的心部力學(xué)性能對(duì)零件的使用心部力學(xué)性能對(duì)零件的使用壽命無(wú)明顯影響壽命無(wú)明顯影響時(shí)，則時(shí)，則可選用淬透性較低的可選用淬透性較低的鋼鋼，獲得一定深度的淬硬層；，獲得一定深度的淬硬層；有些工件則有些工件則不能不能或或不宜選用淬透性高的不宜選用淬透性高的鋼鋼。3.2.2

30、 3.2.2 淬火與回火淬火與回火淬火缺陷淬火缺陷n、硬度不足硬度不足（溫度過(guò)低，保（溫度過(guò)低，保溫時(shí)間短，冷卻速度?。?；溫時(shí)間短，冷卻速度小）；n、過(guò)熱與過(guò)燒過(guò)熱與過(guò)燒（溫度過(guò)高，（溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)）；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)）；n 、變形和開裂變形和開裂（內(nèi)應(yīng)力大）。（內(nèi)應(yīng)力大）。3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火2 2、 回火回火淬火鋼重新加熱至淬火鋼重新加熱至A A1 1線線以下某一溫度，以下某一溫度，保溫后冷卻的熱處理工藝。保溫后冷卻的熱處理工藝。n回火的目的回火的目的：n （1 1）降低脆性；）降低脆性；n （2 2）消除或減少內(nèi)應(yīng)力）消除或減少內(nèi)應(yīng)力 ，防止變形，防止變形和開

31、裂。和開裂。 n （3 3）獲得工件所要求的力學(xué)性能）獲得工件所要求的力學(xué)性能 ；n （4 4）穩(wěn)定工件尺寸；）穩(wěn)定工件尺寸；3.2.2 3.2.2 淬火與回火淬火與回火回火組織轉(zhuǎn)變回火組織轉(zhuǎn)變回火的實(shí)質(zhì)回火的實(shí)質(zhì)：淬火：淬火M M分解以及殘余分解以及殘余A A分解、聚集、長(zhǎng)大的過(guò)程，是由非平衡分解、聚集、長(zhǎng)大的過(guò)程，是由非平衡態(tài)組織趨向平衡態(tài)組織的轉(zhuǎn)變。態(tài)組織趨向平衡態(tài)組織的轉(zhuǎn)變。 回火組織是粒狀的，淬火組織是回火組織是粒狀的，淬火組織是片狀的。片狀的。2、 回火回火轉(zhuǎn)變過(guò)程轉(zhuǎn)變過(guò)程n（1 1）M M分解（分解（2020200200），得到低飽），得到低飽和和M M與碳化物的混合組織與碳化物

32、的混合組織回火回火M M。n（2 2）殘余）殘余A A分解（分解（200200300300），得），得到回火到回火M M。n（3 3）F F形成（形成（300300400400），得到極），得到極細(xì)的粒狀細(xì)的粒狀FeFe3 3C C和和F F的機(jī)械混合物的機(jī)械混合物- -回火回火T T。n（4 4）FeFe3 3C C長(zhǎng)大（長(zhǎng)大（400 400 以上），得到以上），得到細(xì)小的粒狀細(xì)小的粒狀FeFe3 3C C和和F F的機(jī)械混合物的機(jī)械混合物- -回火回火S S。2、 回火回火回火時(shí)組織變化回火時(shí)組織變化碳化物的析出碳化物的析出 殘余奧氏體殘余奧氏體的分解的分解 鐵素體的回鐵素體的回復(fù)和再結(jié)晶

33、復(fù)和再結(jié)晶0.04mm 馬氏體馬氏體0.08mm 回火馬回火馬氏體氏體2、 回火回火回火時(shí)機(jī)械性能變化回火時(shí)機(jī)械性能變化隨回火溫度增加隨回火溫度增加 v 硬度下降硬度下降 v 塑性增加塑性增加v 強(qiáng)度先增后降強(qiáng)度先增后降 v 韌性的變化：低溫韌性的變化：低溫回火脆性和高溫回火脆性回火脆性和高溫回火脆性2、 回火回火 回火工藝規(guī)范的確定回火工藝規(guī)范的確定n1 1、回火溫度的、回火溫度的確定確定根據(jù)所需硬度來(lái)根據(jù)所需硬度來(lái)確定回火溫度如圖。確定回火溫度如圖。 2、 回火回火n2 2、回火保溫、回火保溫原則原則：保證熱透：保證熱透并使轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行。并使轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行。回火脆性回火脆性n（1 1）低溫回

34、火脆性）低溫回火脆性第一第一類回火脆性（類回火脆性（200200400400）。一）。一般不在此溫度范圍回火，改用等般不在此溫度范圍回火，改用等溫淬火。溫淬火。n（2 2）高溫回火脆性）高溫回火脆性第二第二類回火脆性（類回火脆性（450450650650）。可）?？赏ㄟ^(guò)快冷或加入鉬和鎢等合金元通過(guò)快冷或加入鉬和鎢等合金元素消除影響。素消除影響。2、 回火回火回火的種類和應(yīng)用回火的種類和應(yīng)用v 低溫回火低溫回火：150 250 。組織。組織回火馬氏體。回火馬氏體。 高硬耐磨。刃具，軸承，冷作磨具等。高硬耐磨。刃具，軸承，冷作磨具等。 v 中溫回火中溫回火：350 500 。組織。組織回火屈氏體。

35、回火屈氏體。高的屈服極限，彈性極限和韌性。彈簧，熱作磨具。高的屈服極限，彈性極限和韌性。彈簧，熱作磨具。 v 高溫回火高溫回火 （調(diào)質(zhì)處理）（調(diào)質(zhì)處理） ：500 650 。組。組織織回火索氏體。較好的綜合機(jī)械性能。連桿，回火索氏體。較好的綜合機(jī)械性能。連桿，軸，齒輪等軸，齒輪等2、 回火回火2、 回火回火小結(jié)（小結(jié)（1）：各種熱處理組織比較）：各種熱處理組織比較奧氏體奧氏體緩冷緩冷 快冷（淬火）快冷（淬火）重新加熱重新加熱較快冷較快冷球化退火球化退火馬氏體馬氏體回火馬氏體回火馬氏體重新加熱重新加熱珠光體珠光體貝氏體貝氏體通過(guò)僅對(duì)材料的表面進(jìn)行熱處理通過(guò)僅對(duì)材料的表面進(jìn)行熱處理 來(lái)改變來(lái)改變表

36、面淬火表面淬火。 通過(guò)改變材料表面化學(xué)成分來(lái)改通過(guò)改變材料表面化學(xué)成分來(lái)改變變化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理。 使零件表面硬使零件表面硬, 內(nèi)部韌內(nèi)部韌目的目的3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理第第3章章 鋼的熱處理及表面改性鋼的熱處理及表面改性 3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理n3.3.1 3.3.1 表面表面淬火淬火n使零件表面使零件表面獲得高硬度和高獲得高硬度和高耐磨性，而心部耐磨性，而心部仍保持良好的韌仍保持良好的韌性和塑性的性和塑性的熱處熱處理方法理方法?；鹧婕訜岜砻娲慊鸹鹧婕訜岜砻娲慊鸶袘?yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理、火焰淬火、火焰淬火n

37、 用用乙炔乙炔氧火焰直接氧火焰直接噴射工件表面、快速使工噴射工件表面、快速使工件表面溫度達(dá)到件表面溫度達(dá)到A Ac3c3以上以上 8080l00l00時(shí)立即進(jìn)行冷時(shí)立即進(jìn)行冷卻，使工件表面淬硬的熱卻，使工件表面淬硬的熱處理工藝。處理工藝。n淬硬層深度淬硬層深度1 16mm6mm。n特點(diǎn)特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)便無(wú)：方法簡(jiǎn)便無(wú)需特殊設(shè)備適用于單件、需特殊設(shè)備適用于單件、小批量生產(chǎn)。小批量生產(chǎn)。 n常用材料常用材料：中碳鋼和：中碳鋼和中碳合金鋼中碳合金鋼 。3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理、感應(yīng)加熱淬火、感應(yīng)加熱淬火 n采用電磁采用電磁感應(yīng)方法使零感應(yīng)方法使零件表面迅速加件表面迅速加熱熱達(dá)到達(dá)到A A

38、c3c3以上以上 8080l50 l50 ，并快速噴水并快速噴水（合金鋼噴油）（合金鋼噴油）冷卻的一種熱冷卻的一種熱處理工藝。處理工藝。3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理感應(yīng)加熱分類感應(yīng)加熱分類3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理快速靈活的感應(yīng)加熱表面淬火快速靈活的感應(yīng)加熱表面淬火3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理 3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理n將鋼置于一定活性介質(zhì)中加熱保溫，將鋼置于一定活性介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表面，以使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表面，以改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能改變工件表面的

39、化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。n特點(diǎn)特點(diǎn)：鋼件表面層組織和成分均發(fā)：鋼件表面層組織和成分均發(fā)生改變。生改變。n 目的目的：強(qiáng)化工件表面，提高硬度、：強(qiáng)化工件表面，提高硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；改善工件表面的物耐磨性和疲勞強(qiáng)度；改善工件表面的物理和化學(xué)性能，提高工件的抗蝕性和耐理和化學(xué)性能，提高工件的抗蝕性和耐熱性。熱性。3.33.3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理化學(xué)熱處理基本過(guò)程化學(xué)熱處理基本過(guò)程：n（）（）介質(zhì)分解介質(zhì)分解：形成活性：形成活性原子；原子；n（）（）吸收吸收：形成固溶體和：形成固溶體和化合物；化合物；n（）（）擴(kuò)散擴(kuò)散。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理

40、 、滲碳、滲碳n 把低碳鋼放入滲碳活性介質(zhì)中，在把低碳鋼放入滲碳活性介質(zhì)中，在900900950950加熱、保溫，使活性碳原子加熱、保溫，使活性碳原子滲入工件表面的熱處理工藝。滲入工件表面的熱處理工藝。n 目的目的：提高工件表面的硬度、耐磨：提高工件表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等。性和疲勞強(qiáng)度等。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳滲碳n（1 1）固體滲碳）固體滲碳: : n（2 2）氣體滲碳）氣體滲碳: :3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳滲碳 （3 3）滲碳后的組織）滲碳后的組織: :其表面組織為其表面組織為過(guò)共析鋼組織，含碳量達(dá)過(guò)共析鋼組織，含碳量達(dá)0.850.

41、851.05% 1.05% 。心部為亞共析鋼組織，中間為過(guò)度組織。心部為亞共析鋼組織，中間為過(guò)度組織。 后熱處理后熱處理：淬火：淬火+ +低溫回火。低溫回火。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳后淬火方法：滲碳后淬火方法：n（1 1）直接淬火）直接淬火n （2 2）一次淬火）一次淬火n 改變心部組織、消除改變心部組織、消除表面網(wǎng)狀表面網(wǎng)狀FeFe3 3C C。n（3 3）二次淬火）二次淬火細(xì)化表面組織，得到細(xì)針狀細(xì)化表面組織，得到細(xì)針狀M M和均勻分和均勻分布的粒狀布的粒狀FeFe3 3C C。用于表面要求高耐磨性，。用于表面要求高耐磨性，心部要求高韌性的零件。心部要求高韌性的零件

42、。 3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理、滲氮、滲氮 向鋼件表層滲入氮原子的過(guò)程。向鋼件表層滲入氮原子的過(guò)程。n目的目的：提高工件表面硬度、耐磨性、：提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性以及熱硬性。疲勞強(qiáng)度、耐蝕性以及熱硬性。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理n（1 1）氣體滲氮）氣體滲氮 n向井式爐中通入氨氣，利用氨氣受熱向井式爐中通入氨氣，利用氨氣受熱分解來(lái)提供活性氮原子。分解來(lái)提供活性氮原子。n 滲氮用鋼通常是含有滲氮用鋼通常是含有AlAl、CrCr、MoMo等。等。（1 1）氣體滲氮）氣體滲氮強(qiáng)化機(jī)理強(qiáng)化機(jī)理：n（a a）氮原子滲入，工件表面體積膨）氮原子滲入，

43、工件表面體積膨脹，形成殘余壓應(yīng)力使疲勞強(qiáng)度大大提脹，形成殘余壓應(yīng)力使疲勞強(qiáng)度大大提高；高；（b b）合金元素極易與氮元素形成顆）合金元素極易與氮元素形成顆粒細(xì)小、分布粒細(xì)小、分布均勻、硬度很高而且非常均勻、硬度很高而且非常穩(wěn)定的氮化物，提高工件性能。穩(wěn)定的氮化物，提高工件性能。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理（1 1）氣體滲氮）氣體滲氮n特點(diǎn)特點(diǎn)：n（a a）耐磨性和耐熱性好，變形）耐磨性和耐熱性好，變形??；工件表層脆性大，在工作過(guò)程中?。还ぜ韺哟嘈源?，在工作過(guò)程中易產(chǎn)生龜裂及剝落；易產(chǎn)生龜裂及剝落；n （b b）氮化層薄，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。）氮化層薄，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。n應(yīng)用應(yīng)用：在交變載

44、荷下工作的要求：在交變載荷下工作的要求耐磨、耐腐蝕和尺寸精度高的重要零耐磨、耐腐蝕和尺寸精度高的重要零件。件。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理（2 2）離子滲氮）離子滲氮 在真空度為在真空度為13.33213.3320.013332Pa0.013332Pa的真空容器內(nèi)，通入氮?dú)饣虻⒌恼婵杖萜鲀?nèi)，通入氮?dú)饣虻浠旌蠚怏w，保持氣壓為氫混合氣體，保持氣壓為133.32133.321333.22Pa1333.22Pa，以真空容器為陽(yáng)極，以真空容器為陽(yáng)極，工件為陰極，在兩極之間加工件為陰極，在兩極之間加400400700V700V直流電壓，使電離后的氮離子直流電壓，使電離后的氮離子高速?zèng)_

45、擊工件高速?zèng)_擊工件, ,滲入工件表面并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。滲入工件表面并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：時(shí)間短，脆性低，省電，省氮?dú)?，無(wú)公害，操作條件好。時(shí)間短，脆性低，省電，省氮?dú)猓瑹o(wú)公害，操作條件好。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：零件形狀復(fù)雜或截面懸殊時(shí)很難同時(shí)達(dá)到同一硬度和深度。零件形狀復(fù)雜或截面懸殊時(shí)很難同時(shí)達(dá)到同一硬度和深度。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 、碳氮共滲（氰化）、碳氮共滲（氰化）n 向鋼件表面同時(shí)滲入碳和氮的過(guò)向鋼件表面同時(shí)滲入碳和氮的過(guò)程。程。n按使用介質(zhì)不同分類按使用介質(zhì)不同分類：固體、氣：固體、氣體、液體碳氮共滲。體、液體碳氮共滲。n按溫度分類按溫度分類：低溫：低溫(

46、500(500600)600)、中溫中溫(800(800870)870)、高溫、高溫(900(900950)950)。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 、碳氮共滲（氰化）、碳氮共滲（氰化）n目的目的：提高工件表面硬度、耐磨性：提高工件表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。和疲勞強(qiáng)度。n特點(diǎn)特點(diǎn)：與滲碳相比，溫度低，變形：與滲碳相比，溫度低，變形??；速度快??；速度快( (與滲氮相比與滲氮相比) )，生產(chǎn)率高。，生產(chǎn)率高。滲后就可直接淬火。熱處理后表層組織滲后就可直接淬火。熱處理后表層組織為含碳、氮的回火為含碳、氮的回火M M，含殘余，含殘余A A及少量的及少量的碳氮化合物。碳氮化合物。n 共滲

47、介質(zhì)共滲介質(zhì)：尿素。：尿素。3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理、其它化學(xué)熱處理、其它化學(xué)熱處理3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理3.3.2 3.3.2 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理、其它化學(xué)熱處理、其它化學(xué)熱處理3.4 3.4 金屬材料金屬材料的表面改性的表面改性n1 1、鋼鐵氧化、磷化與鍍層鈍化、鋼鐵氧化、磷化與鍍層鈍化 第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性n 目的目的：防止金屬腐蝕及機(jī)械磨損，裝：防止金屬腐蝕及機(jī)械磨損，裝飾產(chǎn)品；消除內(nèi)應(yīng)力。飾產(chǎn)品；消除內(nèi)應(yīng)力。 用于精密儀器、儀表、工具、模具。用于精密儀器、儀表、工具、模具。 n （1 1）氧化處理氧化處理

48、（發(fā)藍(lán)）（發(fā)藍(lán)） 將鋼鐵工件在沸騰的含濃堿和氧化劑將鋼鐵工件在沸騰的含濃堿和氧化劑的溶液中加熱，使其表面形成厚約的溶液中加熱，使其表面形成厚約0.50.51.5m1.5m的致密氧化膜的工藝。的致密氧化膜的工藝。3.4 3.4 金屬材料金屬材料的表面改性的表面改性n （2 2）磷化處理磷化處理 將鋼、鐵工件浸入磷酸鹽溶液中，使其表將鋼、鐵工件浸入磷酸鹽溶液中，使其表面形成厚面形成厚5 515m15m的磷化膜的工藝。的磷化膜的工藝。 第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性n 目的目的：使金屬表面的吸附性、耐蝕性及減：使金屬表面的吸附性、耐蝕性及減摩性得到改善。摩性得到改善。 用于

49、鋼鐵制品油漆層的底層、冷加工過(guò)程用于鋼鐵制品油漆層的底層、冷加工過(guò)程中的減摩及零件的防銹。中的減摩及零件的防銹。 3.4 3.4 金屬材料金屬材料的表面改性的表面改性n （3 3）鈍化處理鈍化處理 經(jīng)陽(yáng)極氧化或化學(xué)氧化方法處理后經(jīng)陽(yáng)極氧化或化學(xué)氧化方法處理后的金屬零件，由活潑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫姷慕饘倭慵?，由活潑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫姞顟B(tài)的過(guò)程。狀態(tài)的過(guò)程。第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性n 目的目的：使電鍍后的金屬表面形成一：使電鍍后的金屬表面形成一層致密的氧化膜，提高耐蝕性及裝飾效層致密的氧化膜，提高耐蝕性及裝飾效果。果。 2. 2. 電火花、噴丸表面強(qiáng)化電火花、噴丸表面強(qiáng)化

50、n （1 1）電火花表面強(qiáng)化電火花表面強(qiáng)化 通過(guò)電火花放電，把一種導(dǎo)電材料通過(guò)電火花放電，把一種導(dǎo)電材料涂敷熔滲到另一種導(dǎo)電材料的表面，使涂敷熔滲到另一種導(dǎo)電材料的表面，使其表面物理和化學(xué)性能得到改善的工藝。其表面物理和化學(xué)性能得到改善的工藝。第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性 特點(diǎn)特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、成本：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、成本低。低。 用于模具、刀具及機(jī)械零件的表面用于模具、刀具及機(jī)械零件的表面強(qiáng)化和磨損部位的修補(bǔ)。強(qiáng)化和磨損部位的修補(bǔ)。 2. 2. 電火花、噴丸表面強(qiáng)化電火花、噴丸表面強(qiáng)化第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性 基本原理：基

51、本原理：在電在電極與工件間接上電源，極與工件間接上電源，由于振動(dòng)器的作用使由于振動(dòng)器的作用使電極與工件間的放電電極與工件間的放電間隙頻繁變化，電極間隙頻繁變化，電極與工件間不斷產(chǎn)生火與工件間不斷產(chǎn)生火花放電，從而使電極花放電，從而使電極的材料黏結(jié)、覆蓋在的材料黏結(jié)、覆蓋在工件上，在工件表面工件上，在工件表面形成強(qiáng)化層。形成強(qiáng)化層。2. 2. 電火花、電火花、噴丸表面強(qiáng)化噴丸表面強(qiáng)化 （ 2 2）噴丸表面強(qiáng)化噴丸表面強(qiáng)化 將大量高運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到工件將大量高運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到工件表面，使其表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形表面，使其表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形和壓應(yīng)力從而獲得一定厚度的強(qiáng)化層和壓應(yīng)力從而獲得一定厚度

52、的強(qiáng)化層表面的工藝。表面的工藝。第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性 目的目的：提高材料的屈服強(qiáng)度及抗：提高材料的屈服強(qiáng)度及抗疲勞性能。疲勞性能。 3 3、離子注入材料改性技術(shù)、離子注入材料改性技術(shù)n 將工件放入將工件放入離子注入機(jī)中，在離子注入機(jī)中，在幾十至幾百千伏的幾十至幾百千伏的電壓下，把所需元電壓下，把所需元素的離子注入到工素的離子注入到工件表面的一種工藝。件表面的一種工藝。 目的目的：提高工：提高工件的使用壽命和耐件的使用壽命和耐蝕能力、降低磨損蝕能力、降低磨損速度。速度。3.4 3.4 金屬材料的表面改性金屬材料的表面改性3.5 3.5 熱處理新發(fā)展熱處理新發(fā)展

53、n1 1、可控氣氛熱處理、可控氣氛熱處理向熱處理爐中加入某種經(jīng)過(guò)制備的向熱處理爐中加入某種經(jīng)過(guò)制備的氣體氣體介質(zhì)（可控氣氛）。應(yīng)用可控氣氛介質(zhì)（可控氣氛）。應(yīng)用可控氣氛進(jìn)行熱處理。進(jìn)行熱處理。第第3 3章章 金屬熱處理及表面改性金屬熱處理及表面改性n 目的目的：為實(shí)現(xiàn)少、無(wú)氧化脫碳加熱：為實(shí)現(xiàn)少、無(wú)氧化脫碳加熱并控制滲碳，從而獲得表面狀態(tài)和力學(xué)并控制滲碳，從而獲得表面狀態(tài)和力學(xué)性能良好的工件。性能良好的工件?？煽貧夥諢崽幚矸诸惪煽貧夥諢崽幚矸诸恘（1 1）無(wú)氧化無(wú)氧化脫碳加熱脫碳加熱n原理原理：加熱時(shí)充以保護(hù)氣體，使氧化：加熱時(shí)充以保護(hù)氣體，使氧化與還原、脫碳與滲碳速度相等，從而實(shí)現(xiàn)與還原、脫碳與滲碳速度相等，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化脫碳加熱。無(wú)氧化脫碳加熱。3.5 3.5 熱處理新發(fā)展熱處理新發(fā)展n （2 2）可控氣氛滲碳可控氣氛滲碳 在可控氣氛環(huán)境下根據(jù)滲碳時(shí)各個(gè)階在可控氣氛環(huán)境下根據(jù)滲碳時(shí)各個(gè)階段的工藝要求調(diào)整碳勢(shì)高低的滲碳。段的工藝要求調(diào)整碳勢(shì)高低的滲碳。2 2、真空、真空熱處理熱處理n將工件放入將工件放入6.67Pa6.67Pa的真空中進(jìn)行的真空中進(jìn)行的熱處理工