化學熱處理總復習課件

1、一、滲碳部分一、滲碳部分1 1、化學熱處理的基本過程、化學熱處理的基本過程2 2、滲碳的目的及分類、滲碳的目的及分類3 3、滲碳用鋼及預熱處理、滲碳用鋼及預熱處理4.14.1滲碳氣氛與工藝參數(shù)影響滲碳氣氛與工藝參數(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、滲碳的技術要求與質(zhì)檢、滲碳的技術要求與質(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、碳氮共滲的定義和特點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、滲后熱處理和性能特點三、滲氮三

2、、滲氮1 1、滲氮的定義與特點、滲氮的定義與特點2 2、滲氮用鋼及工藝路線、滲氮用鋼及工藝路線3 3、滲前預熱處理、滲前預熱處理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、三種工藝方法的特點6 6、性能特點、性能特點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、定義及特點五、真空化學熱處理五、真空化學熱處理1 1、真空的基本概念、真空的基本概念2 2、真空加熱的技術特點、真空加熱的技術特點3 3、真空滲碳工藝的優(yōu)點、真空滲碳工藝的優(yōu)點1 1、化學熱處理的基本過程、化學熱處理的基本過程（1 1）化學介質(zhì)（滲劑）的分解）化學介質(zhì)（滲劑）的分

3、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: : 吸附擴散吸附擴散 反應擴散反應擴散p發(fā)生吸收的兩個條件：發(fā)生吸收的兩個條件： 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）滲入元素的擴散）滲入元素的擴散 濃度梯度的存在，濃度梯度的存在，形成擴散層。形成擴散層。 擴散層厚度、濃度擴散層厚度、濃度由分解、吸收、擴散由分解、吸收、擴散三者速度和相互關系三者速度和相互關系決定。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

4、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熱處理工藝。目的：滲碳的目的是使機器零件獲得高的硬度、耐磨性及高的強韌性。 p滲碳工藝的分類滲碳工藝的分類、氣體滲碳氣體滲碳、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，易結焦，越少越好烯類，易結焦，越少越好 COCO，溫度越高，生成活性原子越少，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

5、 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，薄時，880-880-900900A A、奧氏體，溶碳量大、奧氏體，溶碳量大B B、擴散系數(shù)大、擴散系數(shù)大C C、晶粒不會明顯長大、晶粒不會明顯長大2 2、滲碳時間、滲碳時間 -mm-mm -h-h K-875:0.45 K-875:0.45、900:0.54900:0.54、920:0.63920:0.63、930:0.647

6、930:0.647 kT3720106 .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達到既碳勢定義：純鐵在一定溫度下，于加熱爐氣中加熱時達到既不增碳也不脫碳并與爐氣保持平衡時，表面的含碳量。它不增碳也不脫碳并與爐氣保持平衡時，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露點儀露點儀控制：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、

7、 20CrV20CrV、20MnV20MnV中淬透：中淬透： 20CrMnTi20CrMnTi、20CrMn20CrMn、20Mn2B20Mn2B高淬透：高淬透：12Cr2Ni4A12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4W18Cr2Ni4W、20Cr2Ni420Cr2Ni4p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 返回返回一、表面含碳量：一、表面含碳量：0.7-1.050.7-1.050.81.20.4碳含量碳含量硬度硬度HV90080070060015鋼鋼Ni3鋼鋼二、滲碳層深度二

8、、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、預冷直接淬火一、預冷直接淬火1 1、適用范圍、適用范圍適用于本質(zhì)細晶粒鋼制造的氣體或液體滲碳件適用于本質(zhì)細晶粒鋼制造的氣體或液體滲碳件低合金滲

9、碳鋼（低）低合金滲碳鋼（低）精磨前不進行其他切削加工精磨前不進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、隨爐預冷、隨爐預冷目的：目的：減少溫差、減少應力和變形；調(diào)整碳含量和殘，保減少溫差、減少應力和變形；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（重熱淬火）二、一次淬火（重熱淬火）1 1、適用范圍：、適用范圍：固體滲碳件固體滲碳件氣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

10、次淬火無法滿足滿足2 2、優(yōu)缺點：、優(yōu)缺點：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，工藝復雜，費用高，耗能多，多次加熱和冷卻，工藝復雜，費用高，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20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA等等2 2、目的：、目的：促進和殘分解，析出碳化物，降低殘促進和殘分解，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，

11、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)，同時滲入狀態(tài)，同時滲入C C、N N，滲，滲C C為主的化為主的化學熱處理工藝。學熱處理工藝。 目前，中溫工藝為主目前，中溫工藝為主C C ：0.7-0.950.7-0.95N N ：0.1-0.4 0.1-0.4 特點：特點：1 1）N N降低降低A1,A3A1,A3點，溫度低，變形小，細晶可直淬點，溫度低，變形小，細晶可直淬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點下降，點下降，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

12、同溫度，濃度高，滲速快，初期明顯。4 4）硬）硬度、耐磨性、疲勞強度高于滲碳件度、耐磨性、疲勞強度高于滲碳件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）鍛預備熱處理粗、半精加工碳氮共滲淬火、鍛預備熱處理粗、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，易形成氮和碳氮化時，易形成氮和碳氮化合物合物相，脆相，脆共滲溫

13、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、氮勢控制可提高調(diào)整碳、氮勢控制共滲溫度高，例共滲溫度高，例900900以上，和滲碳相似以上，和滲碳相似2 2、共滲時間、共滲時間1mm1mm時，煤油時，煤油25%25%氨氨840-870840-870，4h4h左右左右850,4-5h,850,4-5h,濃度飽和，延濃度飽和，延長時間，游離化合物，長時間，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

14、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，0.65-0.75mm0.65-0.75mm 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、疲勞強度硬度、耐磨性、疲勞強度 高于滲碳高于滲碳疲勞強度疲勞強度碳氮共滲碳氮共滲 滲碳滲碳 感應加熱表面淬火感應加熱表面淬火 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。

15、特點：p1、高硬度、高耐磨p2、高的疲勞強度、抗蝕性p3、擴滲溫度低 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 下料鍛造預備熱處理粗加工調(diào)質(zhì)下料鍛造預備熱處理粗加工調(diào)質(zhì)半精加工去應力退火粗磨滲氮精磨半精加工去應力退火粗磨滲氮精磨 返回返回預熱處理：調(diào)質(zhì)（性能、組織）預熱處理：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

16、 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 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8（mm）1100100090080070060050030020038CrMoAl滲氮滲氮60小時，溫度對表面硬度和層深的影響小時，溫度對表面硬度和層深的影響500520560580600B B、滲氮保溫時間、滲氮保溫時間C C、氨分解率、氨分解率氨分解率增加，氨分解率增加，氮勢降低氮勢降低0 20 40 60 80 100氨分解率對氨分

17、解率對38CrMoAl滲氮層硬度與深度影響滲氮層硬度與深度影響11009007005003000.60.40.20HV深度5206006005202323HNHPP氮勢 返回返回3 3、工藝過程、工藝過程準備、排氣升溫、滲氮保溫、冷卻準備、排氣升溫、滲氮保溫、冷卻4 4、工藝方法、工藝方法(1)(1)強化滲氮強化滲氮a a、等溫滲氮、等溫滲氮 一般一般480480530530 520510%2518 h60h20%70h3200180%4030 溫度%氨分解率h時間b b、二段滲氮法、二段滲氮法 h2520510%2518h3025h2016%70200180%6040560550%氨分解率h

18、時間溫度c c、三段滲氮法、三段滲氮法 h2570560%2518 h16h10%90200180%4030 510520%6040 h18%氨分解率h時間溫度 返回返回性能特點性能特點1 1、硬度、耐磨性、脆性、硬度、耐磨性、脆性2 2、疲勞強度、疲勞強度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，須加大氨氣供量才能維持正常氨分解作用增強，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行退氮

19、。率，所以須定期對爐罐進行退氮。p 退氮時，空爐加熱至退氮時，空爐加熱至800-860800-860，2-4h2-4h后緩冷。后緩冷。 返回返回一、認識氮碳共滲一、認識氮碳共滲p定義：工件表層同時滲入氮、碳原子，以滲氮為定義：工件表層同時滲入氮、碳原子，以滲氮為主的化學熱處理工藝。主的化學熱處理工藝。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：特點：1)1)適應于氮碳共滲的材料廣：碳鋼、合金鋼、鑄鐵適應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）處理時間不宜過長。）處理時間不宜過長。 返回返回1 1、定義、定義 真空：在指定的空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體狀真空：在指定的空間內(nèi)，低于一個