熱處理(初級)-第五章課件

1、 了解各種表面改性熱處理，如表面淬火和各種化學熱處理的類型、作用及其基本過程。掌握感應加熱淬火的基礎(chǔ)知識、滲碳和滲氮處理的工作原理，了解其工藝方法和應用特點。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法一、表面感應加熱淬火（一）表面淬火 表面淬火是將工件快速加熱到淬火溫度，然后進行迅速冷卻，僅使表面獲得淬火組織的一種熱處理方法。1表面淬火的種類 表面淬火，分為感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光與電子束加熱表面淬火等，目前熱處理生產(chǎn)中應用最廣泛的是感應加熱表面淬火。2表面淬火的應用表面淬火廣泛應用于中碳鋼或球墨鑄鐵制成的機器零件。第一節(jié)表面改性熱處理的類

2、型及其工藝方法（二）感應加熱淬火1感應加熱淬火的基本原理 感應加熱淬火，就是利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應，使工件表層及局部加熱至淬火溫度，隨后進行快速冷卻的淬火工藝。 渦流之所以能實現(xiàn)表面加熱，是由于交變電流在導體中的分布特點所決定的，其特點為：（1）集膚效應（2）鄰近效應（3）環(huán)流效應（4）尖角效應第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法2感應加熱淬火的特點（1）加熱速度快，熱效率和生產(chǎn)效率高（2）加熱層深度易控（3）熱處理質(zhì)量較（4）不足之處加熱設(shè)備費用昂貴，且需要配備專門的淬火機床；加熱溫度不易測定和控制；設(shè)備維護、調(diào)整和使用等都要求操作工人具有較高的技術(shù)水平。第一節(jié)表面改性熱處理的

3、類型及其工藝方法3感應加熱淬火設(shè)備(1)電子管式高頻設(shè)備第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法(2）發(fā)電機式中頻設(shè)備第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法4感應加熱淬火后工件的組織及力學性能（1）感應加熱淬火后工件表面及心部的組織（2）感應加熱淬火后工件的力學性能1）硬度2）疲勞強度3）耐磨性二、鋼的化學熱處理（一）鋼的化學熱處理的基本概念與原理1鋼的化學熱處理的定義 鋼的化學熱處理是把低碳鋼工件放在適當?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種化學元素滲入其表層，以改變其化學成分、組織

4、和力學性能的熱處理工藝。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法2化學熱處理的作用與分類 在工業(yè)生產(chǎn)中，化學熱處理的作用有兩個方面：一是表面強化，目的是提高工件表面的疲勞強度、硬度和耐磨性；二是改善表面物理或化學性能，目的是提高工件表面的耐高溫、抗腐蝕能力和抗氧化能力。根據(jù)擴散元素的性質(zhì)不同，分為兩大類：一類是與鐵形成間隙式固溶體的非金屬元素的擴散。一類則是與鐵形成置換式固溶體的金屬元素擴散。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法3化學熱處理的基本過程化學熱處理通?？煞譃榉纸?、吸收和擴散三個基本過程。（1）分解1）介質(zhì)的體積分數(shù)2）分解溫度3）催化劑第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法（2）吸

5、收( 3 )擴散4化學熱處理的優(yōu)點與鋼的表面淬火相比，其優(yōu)點如下：1）不受工件外形的限制，可以獲得較均勻的淬硬層。2）由于表面化學成分和組織同時發(fā)生了變化，所以耐磨性和疲勞強度比鋼的表面淬火更高。3）化學熱處理過程中產(chǎn)生的表面過熱現(xiàn)象，可以在隨后的熱處理過程中加以消除。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法（二）滲碳熱處理1滲碳的定義及目的 鋼的滲碳就是將工件放在滲碳介質(zhì)中進行加熱和保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面，使其獲得一定的碳的質(zhì)量分數(shù)和一定質(zhì)量分數(shù)梯度的工藝。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法2滲碳種類（1）氣體滲碳1）滲碳介質(zhì)2）滲碳原理3）滲碳層第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝

6、方法（2）固體滲碳第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法3滲碳鋼的種類滲碳鋼大致可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。4滲碳工件主要技術(shù)要求 對滲碳工件的主要技術(shù)要求，是滲層碳的質(zhì)量分數(shù)、滲層碳的質(zhì)量分數(shù)梯度和滲層深度等。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法5滲碳前的預備熱處理第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法6滲碳后的熱處理及力學性能（1）直接淬火法（2）一次淬火法（3）二次淬火法 二次淬火法的優(yōu)點是：表層和心部都能得到比較滿意的組織和力學性能。 其缺點是：工件加熱冷卻的次數(shù)多，周期長，成本高，易產(chǎn)生氧化、脫碳和變形等缺陷。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法（三）滲氮熱處理 滲氮熱處理就是

7、在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件表面，從而提高其硬度、耐磨性和疲勞強度的一種化學熱處理方法。1滲氮工件的特點（1）高硬度和高耐磨性（2）高疲勞強度（3）變形小而規(guī)律性強（4）高的抗咬合性能（5）高的抗腐蝕性能第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法2滲氮熱處理的工藝過程滲氮熱處理的工藝過程，由分解、吸收和擴散三個基本過程組成。3滲氮前的熱處理 滲氮處理是工件制造工藝流程中的最后工序之一，工件滲氮后只進行精磨或研磨加工。第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法4滲氮熱處理的工藝方法（1）強化滲氮1）一段滲氮法2）二段滲氮法3）三段滲氮法（2）抗蝕滲氮第一節(jié)表面改性熱處理的類型及其工藝方法第二節(jié) 表

8、面改性熱處理訓練實例訓練1 5鋼圓柱齒輪感應加熱淬火1 45鋼圓柱齒輪感應加熱淬火處理的技術(shù)要求2感應加熱設(shè)備選擇3感應器的設(shè)計 高頻感應加熱淬火的加工效率和加工質(zhì)量,與感應器的設(shè)計和使用有密切關(guān)系，因此使用合適的感應器是高頻感應加熱淬火操作的關(guān)鍵。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例 本圓柱齒輪屬于外圓表面加熱，齒輪外徑也較大，故應采用如圖所示的這種感應器。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例在通常情況下，感應器與工件的間隙。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例4感應淬火方法的選擇5感應加熱前的準備1）檢查冷卻水的水阻，應使其大于4k/cm2，水溫應在1535之間。2）檢查冷卻水的水壓，應使其保持在01015

9、MPa之間。3）操作的環(huán)境溫度應在1535范圍內(nèi)。4）關(guān)閉感應加熱設(shè)備所有的安全門，將齒輪置于淬火機床上。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例6感應加熱淬火的操作程序1）合上三相電源開關(guān)，三個電源指示燈和水壓指示燈亮。2）將轉(zhuǎn)換開關(guān)由“中間斷開”轉(zhuǎn)向“預熱”，對閘流管預熱1530min。3）將轉(zhuǎn)換開關(guān)由“預熱”轉(zhuǎn)向“預熱”，燈絲電壓表緩慢升至22V（F433型管），約1min后，按下“二檔燈絲”按鈕，燈絲電壓升至33V，且相應指示燈亮。加熱510min，方可接通高壓。4）按下“高壓接通”按鈕，陽極電壓表指示為6750V，且相應指示燈亮。調(diào)節(jié)“高壓”旋鈕，使高壓達到工藝要求（675013000V）。第

10、二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例5）起動淬火機床用的水泵，調(diào)節(jié)水壓為0102MPa，并調(diào)節(jié)噴水壓力。6）將耦合手輪轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3處，將反饋手輪置于中間位置。7）按下“加熱接通”按鈕，工件即可被加熱，且相應指示燈亮。8）調(diào)節(jié)耦合和反饋兩個手輪，使陽流與柵流的比值在5181的范圍。并調(diào)至工藝規(guī)定的電流范圍。9)在齒輪加熱至工藝要求的溫度后，即可停止加熱，并進行淬火操作。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例7感應加熱后的停機程序1）將“反饋手輪”和“耦合手輪”旋至最低位置，“柵流表”和“陽流表”的指示均回零位。2）將調(diào)壓器旋鈕轉(zhuǎn)至最低位置，切斷高壓。3）切斷燈絲電源，斷開整個設(shè)備電源開關(guān)。4）在冷卻水繼續(xù)

11、冷卻15min后方可關(guān)閉。8質(zhì)量檢驗（1）外觀（2）表面硬度（3）有效淬硬層深度（4）金相組織第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例訓練2 泵傳動齒輪的氣體滲碳1泵傳動齒輪氣體滲碳處理的技術(shù)要熱處理要求如下：1）齒面滲碳層深度：070090mm。2）滲碳層淬火硬度：6066HRC。3）非滲碳層硬度：2845HRC。第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例2滲碳方法的選擇氣體滲碳劑分為兩類：一類是液態(tài)介質(zhì)，一類是氣態(tài)介質(zhì)第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例3滲碳前的準備工作（1）滲碳劑的選用和配制（2）氣體滲碳爐的檢查和溫度校驗（3）工件與夾具在滲碳前的準備4氣體滲碳工藝參數(shù)的確定氣體滲碳質(zhì)量主要取決于溫度、時間和滲碳

12、劑滴量的控制。（1）滲碳溫度（2）滲碳保溫時間（3）滲劑滴注量第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例5氣體滲碳、淬火和低溫回火操作及其注意事項在滲碳操作中，應注意以下事項：1）工件在爐內(nèi)擺放方位應有利于爐氣有規(guī)律的循環(huán)。2）在工件出爐前051h內(nèi)，應取出與工件同材料的試件，檢測其滲層深度，以確定工件的出爐時間。6滲碳淬火后的檢驗（1）硬度檢查（2）滲碳層深度檢查（3）滲碳層和非滲碳層金相組織檢查第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例訓練3 旋轉(zhuǎn)子滲氮1旋轉(zhuǎn)子滲氮的技術(shù)要第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例（1）滲氮溫度（2）保溫時間（3）氨分解率2滲氮工藝方法及參數(shù)選擇第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例3滲氮前的準備工作（1）氨氣瓶的安裝和運輸（2）滲氮箱和夾具的通氮處理（3）滲氮前工件的準備工作第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例4滲氮工藝過程的操作（1）滲氮爐和氨分解率測定儀的使用（2）滲氮工藝操作5滲氮后的質(zhì)量檢驗（1）滲氮層金相組織檢查（2）滲氮層深度檢查（3）表面硬度檢查（4）滲氮層脆性檢查第二節(jié) 表面改性熱處理訓練實例1表面感應加熱淬火主要適用于