第2章金屬材料組織和性能的控制4ppt課件

1、2.4 鋼的熱處置熱處置 將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫暖冷卻，以改動資料整體或外表組織，從而獲得所需性能的工藝。 熱處置作用：大幅度地改善金屬資料的工藝性能和運用性能，絕大多數(shù)機械零件必需熱處置。 如：45號鋼 熱軋鋼板硬度18HRC 860加熱，水冷，硬度55HRC T10鋼 760加熱，爐冷，硬度20HRC 760加熱，水冷，硬度65HRC 熱處置工藝曲線 鋼加熱奧氏體化后，冷卻的方式有兩種： (1) 等溫處置 將鋼迅速冷卻到臨界點以下的給定溫度，進展保溫，恒溫轉(zhuǎn)變。 (2) 延續(xù)冷卻 鋼以某種速度從高溫到低溫延續(xù)冷卻，在臨界點以下變溫轉(zhuǎn)變。2.4.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 一、奧氏

2、體的構成 1.鋼在加熱時的臨界溫度 大多數(shù)熱處置工藝將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，進展奧氏體化。 實踐熱處置，加熱時相變溫度偏高，冷卻時偏低。加熱和冷卻速度愈大偏向愈大。 加熱時為Ac1、Ac3、Accm 冷卻時為Ar1、Ar3、Arcm 2.鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 共析鋼加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。四個過程： 奧氏體晶核構成、奧氏體晶核長大、 剩余滲碳體溶解、奧氏體成分均勻化。 亞共析鋼加熱到Ac3 以上獲得單一的奧氏體組織。 過共析鋼加熱到Accm以上獲得單一的奧氏體組織。 二、影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的要素 1. 加熱溫度 隨加熱溫度的提高, 奧氏體化速度加快。

3、 2. 加熱速度 加熱速度越快，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變所需的時間越短。 3. 鋼中碳含量 碳含量添加，鐵素體和滲碳體的相界面增大，轉(zhuǎn)變速度加快。 4. 合金元素 鈷、鎳等加快奧氏體化過程； 鉻、鉬、釩等減慢奧氏體化過程； 硅、鋁、錳等不影響奧氏體化過程。 合金元素的分散速度比碳慢得多，合金鋼的熱處置加熱溫度普通較高，保溫時間更長。 5. 原始組織 原始組織中滲碳體為片狀時奧氏體構成速度快，滲碳體間距越小，轉(zhuǎn)變速度越快。 三、鋼的奧氏體晶粒度 鋼的奧氏體晶粒大小根據(jù)規(guī)范晶粒度等級圖確定。規(guī)范晶粒度分為8級，14級為粗晶粒度，58級為細晶粒度。規(guī)范晶粒度等級放大100倍 1. 實踐晶粒度和本質(zhì)晶

4、粒度 實踐晶粒度：某一詳細熱處置或熱加工條件下的奧氏體的晶粒度。 它決議鋼的性能。 本質(zhì)晶粒度 鋼加熱到930 10、保溫8小時、冷卻后測得的晶粒度。 反映奧氏體晶粒長大的傾向。 本質(zhì)細晶粒鋼：晶粒細小。 本質(zhì)粗晶粒鋼：晶粒粗大。 2. 影響奧氏體晶粒度的要素 1加熱溫度和保溫時間 加熱溫度升高，晶粒逐漸長大。溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越粗大。 2鋼的成分 奧氏體中碳含量增高，晶粒長大傾向增大。未溶碳化物那么妨礙晶粒長大。 鈦、釩、鈮、鋯、鋁有利于得到本質(zhì)細晶粒鋼。碳化物、氧化物和氮化物彌散分布在晶界上，能妨礙晶粒長大。 錳、磷促進晶粒長大。2.4.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 當溫度在A1以

5、上時, 奧氏體是穩(wěn)定的。 當溫度降到A1以下后，奧氏體即處于過冷形狀，這種奧氏體稱為過冷奧氏體。 過冷A是不穩(wěn)定的，會轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌慕M織。鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變，本質(zhì)上是過冷A的轉(zhuǎn)變。 一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 1.共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線、C曲線)來分析。共析鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變曲線圖 共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變：二個轉(zhuǎn)變區(qū) 1高溫轉(zhuǎn)變 珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)A1550 ： 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體型組織。 (a)珠光體 3800倍 (b) 索氏體 8000倍 (c)屈氏體 8000倍 珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機械混合物。滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上。 轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距

6、越小。按層間距大小分為:珠光體(P)、索氏體(S)和屈氏體(T)。 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w是分散型轉(zhuǎn)變, 經(jīng)過碳、鐵的分散和晶體構造的重構來實現(xiàn)的。 (2) 中溫轉(zhuǎn)變 貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)550 Ms： 過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型組織。 貝氏體 滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。 上貝氏體上B) 550 350 之間轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。呈羽毛狀, 小片狀的滲碳體分布在成排的鐵素體片之間。 上貝氏體強度、韌性都較差。 (a)光學顯微照片 500 (b) 電子顯微照片 5000上貝氏體形狀 下貝氏體(下B) 在350 Ms之間轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。光學顯微鏡下為黑色針狀, 電子顯微鏡下可看到在鐵素體針內(nèi)沿一定方向

7、分布著細小的碳化物(Fe2.4C)顆粒。 (a) 光學顯微照片 500倍 (b) 電子顯微照片 12000倍下貝氏體形狀 下貝氏體硬度高，韌性好，具有較好的強韌性。 奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于半分散型轉(zhuǎn)變，鐵原子不分散而碳原子有一定分散才干。 2. 亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變曲線多一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)變開場線。亞共析鋼隨著碳含量的添加，C曲線位置往右移，同時Ms、Mf線住下移。 高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 3. 過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 過共析鋼過冷A的C曲線的上部為過冷A中析出二次滲碳體開場線

8、。 當加熱溫度為Ac1以上3050 時，過共析鋼隨著碳含量的添加, C曲線位置向左移, 同時Ms、Mf線往下移。 過共析鋼的過冷A在高溫轉(zhuǎn)變區(qū), 將先析出Fe3CII, 其他的過冷A再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。 二、過冷奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 1.共析鋼過冷奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 (1) 共析鋼過冷A的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 共析鋼過冷A的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線CCT曲線)中，共析鋼以大于Vk速度冷卻時, 得到的組織為馬氏體(含少量剩余A。 冷卻速度小于Vk鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。 共析鋼過冷A在延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時得不到貝氏體。 與共析鋼的TTT曲線相比, 共析鋼的CCT曲線稍靠右靠下一點。可用TTT曲線分析延續(xù)轉(zhuǎn)

9、變過程。共析鋼過冷奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 (2)過冷奧氏體低溫轉(zhuǎn)變 馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū) 轉(zhuǎn)變溫度在MsMf之間。 過冷A快速冷卻，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 馬氏體轉(zhuǎn)變特點: a.過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)镸是一種非分散型轉(zhuǎn)變 鐵和碳原子都不進展分散。 鐵原子沿奧氏體一定晶面, 集體地按一定角度進展切變, 使面心立方晶格改組為體心正方晶格。 碳原子原地不動，過飽和地留在新組成的晶胞中,增大了其正方度c/a 。 馬氏體晶格：體心正方晶格 馬氏體本質(zhì) 碳在-Fe中的過飽和固溶體。 過飽和碳使-Fe 的晶格發(fā)生很大畸變, 產(chǎn)生很強的固溶強化。 b.馬氏體的構成速度很快 奧氏體冷卻到Ms點以下后, 無孕育期, 瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 隨著

10、溫度下降，過冷A不斷轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,是一個延續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程。 c.馬氏體構成時體積膨脹 體積膨脹在鋼中呵斥很大的內(nèi)應力, 嚴重時導致開裂。 d.馬氏體轉(zhuǎn)變不徹底 總要殘留少量奧氏體。 剩余奧氏體的含量與MS、Mf的位置有關。 奧氏體中的碳含量越高，那么MS、Mf越低，剩余A含量越高。碳質(zhì)量分數(shù)少于0.6%時, 剩余A可忽略。奧氏體碳質(zhì)量分數(shù)與MS、Mf的位置關系碳質(zhì)量分數(shù)與剩余A量的關系 馬氏體的形狀 碳質(zhì)量分數(shù)在0.25%以下時，為板條馬氏體低碳馬氏體。 在顯微鏡下為一束束平行陳列的細板條。在高倍透射電鏡下可看到板條馬氏體內(nèi)有大量位錯纏結的亞構造，所以也稱位錯馬氏體。低碳馬氏體高碳馬氏體 碳

11、質(zhì)量分數(shù)大于1.0%時，為針狀馬氏體高碳馬氏體。在光學顯微鏡中呈凸透鏡狀，馬氏體針之間構成一定角度(60)。透射電鏡分析，針狀馬氏體內(nèi)有大量孿晶，也稱孿晶馬氏體。 碳質(zhì)量分數(shù)在0.251.0%之間時，為板條馬氏體和針狀馬氏體的混和組織。馬氏體形狀與碳質(zhì)量分數(shù)的關系 馬氏體的特點 a.硬度很高 硬度隨馬氏體的碳質(zhì)量分數(shù)的添加而添加。 b.馬氏體的塑性和韌性與碳含量親密相關 低碳馬氏體不僅強度高，塑性、韌性也較好。 高碳馬氏體硬而脆，塑性、韌性極差。晶粒細化得到的隱晶馬氏體有一定的韌性。 c.馬氏體的物理性能變化 馬氏體的比容比奧氏體大。當奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時，體積會膨脹。 馬氏體是鐵磁相，而奧氏

12、體為順磁相。 馬氏體晶格畸變嚴重，因此電阻率高。2.亞共析鋼過冷奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 亞共析鋼過冷A在高溫時有一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)镕。 在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量貝氏體上B產(chǎn)生。 如油冷的產(chǎn)物為F+T+上B+M，F(xiàn)和上B量很少，可忽略。 3.過共析鋼過冷奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過共析鋼過冷A在高溫區(qū)先析出二次滲碳體, 后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。 奧氏體中碳含量高，油冷、水冷后組織中有剩余奧氏體。 延續(xù)冷卻過程中無貝氏體轉(zhuǎn)變。4.共析鋼轉(zhuǎn)變產(chǎn)物性能硬度韌性 綜上所述： 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為： 高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：珠光體、索氏體、屈氏體 中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：上貝氏體、下貝氏體 低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：馬氏體 2.4.3 鋼的普通熱處置 退火

13、 正火 淬火 回火 一、退火 將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻普通為隨爐冷卻的熱處置工藝叫做退火。 鋼的退火有： 完全退火 等溫退火 球化退火 分散退火 去應力退火 1. 完全退火 又稱重結晶退火，把鋼加熱至Ac3以上20 30 , 保溫后緩慢冷卻(隨爐冷卻或埋入石灰和砂中冷卻), 以獲得接近平衡組織的熱處置工藝。 目的： 經(jīng)過完全重結晶，使熱加工呵斥的粗大、不均勻的組織均勻化和細化； 完全退火普通用于亞共析鋼。 亞共析鋼完全退火后組織為F+P。 使中碳以上的鋼得到接近平衡形狀的組織，降低硬度，改善切削加工性能； 消除內(nèi)應力。 2. 等溫退火 將鋼件加熱到高于Ac3 (或Ac1

14、) 的溫度, 保溫后, 較快地冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度保溫, 奧氏體等溫轉(zhuǎn)變，然后緩慢冷卻的熱處置工藝。 與完全退火一樣, 能獲得均勻的組織; 對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼, 可縮短退火時間。 3. 球化退火 使鋼中碳化物球狀化的熱處置工藝。 主要用于共析鋼和過共析鋼。球化退火的加熱溫度略高于Ac1。 球化退火需求較長的保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化。保溫后隨爐冷卻。 目的： 1使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，降低硬度，改善切削加工性能； 2為以后的淬火作組織預備。 組織：球化退火后的顯微組織叫球化體，在鐵素體基體上分布著細小均勻的球狀滲碳體。球化體 4. 分散退火 把鋼錠、鑄件或鍛坯加

15、熱到固相線以下100 200 的溫度，長時間保溫10 h15 h，并進展緩慢冷卻的熱處置工藝，稱為分散退火或均勻化退火。 目的：減少鋼錠、鑄件、鍛坯的化學成分和組織的不均勻性。 分散退火后鋼的晶粒很粗大，要再進展完全退火或正火處置。 5. 去應力退火 將鋼件加熱至低于Ac1的某一溫度(普通為500 650 )，保溫后隨爐冷卻。以消除內(nèi)應力的低溫退火。 目的：消除鑄造、鍛造、焊接和機加工、冷變形等加工在工件中呵斥的殘留內(nèi)應力。 不引起組織變化。 二、正火 鋼加熱到Ac3(對于亞共析鋼)、Ac1(對于共析鋼)、Accm(對于過共析鋼)以上30 50 , 保溫后, 在自在流動的空氣中均勻冷卻的熱處置

16、。 正火后的組織： 亞共析鋼為F+S； 共析鋼為S； 過共析鋼為 S+Fe3CII。 正火運用 1作為最終熱處置 細化晶粒，組織均勻，減少亞共析鋼中鐵素體含量，珠光體含量增多并細化，提高鋼的強度、硬度和韌性。用于不重要的零件。 2作為預先熱處置 截面較大的合金構造鋼件，均勻、細化組織。 對于過共析鋼可減少二次滲碳體量，為球化退火作組織預備。 3改善切削加工性能 適當提高低碳鋼的硬度，改善切削加工性能。 三、淬火 1. 淬火工藝 將鋼加熱到相變溫度以上亞共析鋼Ac3以上30 50 ；共析鋼和過共析鋼Ac1以上30 50 ，保溫一定時間后快速冷卻獲得馬氏體的熱處置工藝稱為淬火。 常用的冷卻介質(zhì)是水

17、和油。 為了減少零件淬火時的變形，可用鹽浴作冷卻介質(zhì)。 2. 鋼的淬透性 鋼淬火時構成馬氏體的才干叫做鋼的淬透性。 用末端淬火法測定。 用末端淬火法測定鋼的淬透性 鋼的淬透性值用 表示。 J ： 末端淬火的淬透性 d ： 距水冷端的間隔 HRC：該處的硬度 例如, 淬透性值 , 表示距水冷端5mm處的硬度為42 HRC。 試棒末端淬火后測得試樣沿長度方向上的硬度變化, 所得曲線稱為淬透性曲線。淬火試樣斷面上馬氏體量和硬度的變化 實踐消費中, 要測定淬火工件的淬透層深度。 淬透層深度：從試樣外表至半馬氏體區(qū)(馬氏體和非馬氏體組織組成物各占一半)的間隔。 在同樣淬火條件下, 淬透層深度越大, 那么

18、反映鋼的淬透性越好。 影響淬透性的要素： (1) 碳含量 對于碳鋼：亞共析鋼隨碳含量添加，淬透性提高；過共析鋼隨碳含量添加，淬透性降低；共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好。 (2) 合金元素 除鈷以外，其他合金元素提高淬透性。 合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好。 (3) 奧氏體化溫度 提高奧氏體化溫度，添加其淬透性。 (4) 鋼中未溶第二相 淬透性 鋼中未溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)中心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。鋼的淬透性主要決議于鋼中合金元素的種類和含量。 3. 鋼的淬透性曲線的運用 (1)比較不同鋼種的淬透性 淬透性是鋼材選用的重要根據(jù)之一。

19、用半馬氏體硬度曲線和淬透性曲線，找出鋼的半馬氏體區(qū)所對應的距水冷端間隔。 該間隔越大，那么淬透性越好。 (2)鋼材截面性能分析 調(diào)質(zhì)處置后, 淬透性好的鋼棒整個截面是回火索氏體, 機械性能均勻, 強度高, 韌性好。 淬透性差的鋼表層為回火索氏體，心部為片狀索氏體+鐵素體, 心部強韌性差。 (3)選材 截面較大、外形復雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等工件，要求截面機械性能均勻，應選用淬透性好的鋼。 接受彎曲或改動載荷的軸類零件、外層受力較大，心部受力較小，可選用淬透性較低的鋼種。 3. 鋼的淬硬性 鋼淬火后可以到達的最高硬度叫鋼的淬硬性。 淬硬性主要決議于M的碳質(zhì)量分數(shù)。 刃具、冷作模

20、具要求有很高的淬硬性。T12鋼淬火后硬度為62HRC-65HRC45鋼 淬火后硬度為55HRC-58HRC 四、回火回火 鋼件淬火后, 為了消除內(nèi)應力并獲得所要求的組織和性能, 將其加熱到Ac1以下某一溫度, 保溫一定時間, 然后冷卻到室溫的熱處置工藝。 1低溫回火 回火溫度：150 250 。 低溫回火時，淬火馬氏體內(nèi)部會析出碳化物薄片F(xiàn)e2.4C), 馬氏體的過飽和度減小。 低溫回火后組織： 亞共析鋼淬火、低溫回火后組織 回火馬氏體(回火M) 過共析鋼淬火、低溫回火后組織 回火馬氏體碳化物剩余奧氏體 目的：降低淬火應力，提高工件韌性，保證淬火后的高硬度(58 HRC64 HRC)和高耐磨性

21、。 運用：銼刀、鋸條等工具。 2中溫回火 回火溫度：350 500 組織：回火屈氏體(回火T)。 鐵素體基體與彌散分布的細粒狀滲碳體的混合組織。 鐵素體仍保管馬氏體的形狀，碳化物比回火馬氏體中的碳化物粗。 具有高的彈性極限和屈服強度、一定的韌性，硬度普通為35 HRC45 HRC。 運用：彈簧 3. 高溫回火 回火索氏體 回火索氏體綜合機械性能最好, 即強度、塑性和韌性都比較好，硬度普通為25HRC35HRC。 淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處置。 運用：螺栓、連桿 回火溫度： 500 650 組織：回火索氏體 (回火S)。粒狀滲碳體和鐵素體基體的混和組織。40鋼機械性能與回火溫度的關系韌性：鋼在25

22、0350 和500600兩個溫度區(qū)間回火后, 鋼的沖擊韌度明顯下降。稱回火脆性。合金鋼中顯著，應盡量防止。2.4.4 鋼的外表熱處置 自學 實踐消費中常用感應加熱外表淬火。 僅對鋼的外表加熱、冷卻而不改動其成分的熱處置工藝稱為外表熱處置, 也叫外表淬火。 1. 感應加熱外表淬火原理 感應圈通交流電，內(nèi)部產(chǎn)生交變磁場。 工件置于磁場中，工件內(nèi)部產(chǎn)生感應電流，電阻的作用工件被加熱。 感應加熱外表淬火 感應加熱外表淬火表示圖 交流電集膚效應，工件外表的電流密度大，外表溫度快速升高到相變點以上。中心電流密度幾乎為零，溫度仍在相變點以下。 用水或聚乙烯醇水溶液放射，外表被淬火。 感應加熱外表淬火 2.

23、感應加熱外表熱處置的特點 (1) 感應加熱時，鋼的奧氏體化在較大的過熱度Ac3以上80 150 )進展，晶核多。時間短，晶粒細。 (2) 外表層淬得馬氏體后, 體積膨脹，外表呵斥較大的剩余壓應力, 提高工件的疲勞強度。 (3) 加熱速度快，時間短，工件氧化脫碳少。內(nèi)部未加熱，工件的淬火變形小。 (4) 加熱溫度和淬硬層厚度容易控制。 感應加熱外表淬火組織： 外表為馬氏體，心部組織不變。 如先經(jīng)調(diào)質(zhì)處置，心部組織為回火索氏體。 工程運用：用于中碳鋼和中碳低合金鋼,如45、40Cr、40MnB鋼等。用于齒輪、主軸、曲軸等零件的外表硬化，提高耐磨性。 低溫回火：淬火后進展180 200 低溫回火。

24、外表為回火馬氏體，降低淬火應力，堅持高硬度和高耐磨性。 心部為回火索氏體。保證強韌性。2.4.5 鋼的化學熱處置 化學熱處置 將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的外表，改動其化學成分和組織，到達改良外表性能，滿足技術要求的熱處置過程。滲碳 氮化 碳氮共滲 滲硫 滲鋁 滲鉻 一、滲碳 1. 工藝 為了添加表層的碳含量和獲得一定碳濃度梯度, 鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使碳原子滲入外表的工藝稱為滲碳。 氣體滲碳爐 氣體滲碳安裝表示圖 低碳鋼零件在滲碳爐中，加熱到900 950 ，滴入煤油、甲醇等有機液體，或通入煤氣、石油液化氣，產(chǎn)生活性碳原子。 鋼件外表滲碳。外表獲得高濃度

25、碳碳質(zhì)量分數(shù)約1.0%。低碳鋼滲碳緩冷后的顯微組織 低碳鋼20鋼滲碳緩冷后的顯微組織 外表 珠光體+二次滲碳體 過渡區(qū) 珠光體 心部 珠光體+鐵素體外表心部 (1) 直接淬火 滲碳溫度高, 奧氏體晶粒長大, 淬火后馬氏體較粗, 剩余奧氏體較多, 耐磨性較低, 變形較大。為了減少淬火時的變形, 滲碳后常將工件預冷到830 850 后淬火。 2. 滲碳后的熱處置 (2) 一次淬火 滲碳緩冷后, 重新加熱到臨界溫度以上保溫后淬火。 受載不大但外表性能要求較高的零件, 淬火溫度Ac1以上30 50 , 使表層晶粒細化。 心部組織要求高時，淬火的加熱溫度略高于Ac3。 (3) 低溫(150 200 )回

26、火 以消除淬火應力和提高韌性。 3. 鋼滲碳、淬火、回火后的組織與性能 組織：外表 回火M(高碳+碳化物+剩余A 心部 回火M(低碳 性能： (1) 外表硬度高 外表硬度58 HRC64 HRC以上, 耐磨性好； 心部硬度30 HRC45 HRC，心部強韌。 (2) 疲勞強度高 表層體積膨脹大，心部體積膨脹小，表層中呵斥壓應力，零件的疲勞強度提高。 實踐運用：20、20Cr、20CrMnTi等低碳鋼和低碳合金鋼制造的齒輪、軸、銷 二、氮化 氮化 向鋼件外表滲入氮的工藝。 氮化的目的：更大地提高鋼件外表的硬度和耐磨性，提高疲勞強度和抗蝕性。 常用的氮化鋼有35CrAlA, 38CrMoAlA,

27、38CrWVAlA等。 1. 工藝 1氮化前預處置 資料先進展調(diào)質(zhì)處置，獲得回火索氏體組織,改善機加工性能，保證較高的強度和韌性。 外形復雜或精度要求高的零件，精加工后要進展消除內(nèi)應力退火，以減少氮化時的變形。38CrMoAl鋼氮化工藝曲線圖 2氮化工藝 目前廣泛運用的是氣體氮化。氨被加熱分解出活性氮原子：2NH33H2+2N 氮原子被鋼吸收并溶入外表, 在保溫過程中向內(nèi)分散, 構成滲氮層。溫度普通為500 600 。氮化時間長，普通為20 h50 h。 2. 組織和性能： 組織 工件最外層為一白色或相的氮化物薄層，很脆。常用精磨磨去；中間是暗黑色含氮共析體層；心部為原始回火索氏體組織。 Fe

28、-N相圖 38CrMoAl鋼氮化層顯微組織 400倍 性能 1氮化后硬度很高 (1000 HV1100 HV), 在600 650 不下降, 具有很高的耐磨性和熱硬性。 2滲氮層體積增大, 呵斥外表壓應力, 疲勞強度大大提高。 3氮化溫度低, 零件變形小。 4外表構成致密的化學穩(wěn)定性較高的相層, 耐蝕性好, 在水中、過熱蒸氣和堿性溶液中均很穩(wěn)定。 實踐運用：絲杠、鏜床主軸 三、碳氮共滲 碳氮共滲：同時向零件外表滲入碳和氮的化學熱處置工藝，也稱氰化。 普通采用高溫或低溫兩種氣體碳氮共滲。低溫碳氮共滲以氮為主，本質(zhì)為軟氮化。 1. 高溫碳氮共滲工藝工件放爐內(nèi)，加熱到830 850 ，滴入煤油，同時通氨氣，保溫1 h2 h后，共滲層可達0.2 mm0.5 mm。 高溫碳氮共滲主要是滲碳，氮的滲入使碳濃度很快提高，使共滲溫度降低和時間縮短。 碳氮共滲