熱處理基礎(chǔ)知識課件

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熱處理基礎(chǔ)知識環(huán)球傳動泰州有限公司

熱處理基礎(chǔ)知識目錄第一章熱處理概述第二章鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變第三章鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變第四章鋼的常規(guī)熱處理第五章鋼的表面淬火第六章鋼的化學(xué)熱處理第七章熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性及缺陷的預(yù)防目錄第一章熱處理概述一、鋼的熱處理二、常見的熱處理方法三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度第一章熱處理概述一、鋼的熱處理第一章熱處理概述熱處理基礎(chǔ)知識課件熱處理基礎(chǔ)知識課件熱處理基礎(chǔ)知識課件中國在春秋晚期已掌握冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國時期，冶鐵業(yè)已逐漸盛行，到了晚期，不僅能煉出高碳鋼，并掌握了淬火技術(shù)，于是開始進入以鐵兵器代替銅兵器的時代。戰(zhàn)國晚期還出現(xiàn)了鐵制鎧甲。熱處理的發(fā)展：中國在春秋晚期已掌握冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國時期，冶鐵業(yè)已逐漸19世紀(jì)中期，英國的索拜(H.C.Sorby)和德國的馬登斯(A.Martens)等采用拋光、腐蝕等方法，并用光學(xué)顯微鏡成功地顯示鋼的顯微組織，大大推動了熱處理技術(shù)的發(fā)展。英國的奧斯汀(O.RobertAusten)和法國的奧斯摩特(F.Osmord)應(yīng)用相率建立了Fe-C平衡圖，使得鋼的熱處理有了依據(jù)。1930年貝茵(E.C.Bain)研究了過程奧氏體的等溫變化，建立了鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，創(chuàng)立了等溫淬火工藝，為以后制訂各種熱處理工藝提供了科學(xué)依據(jù)。熱處理才真正形成了一門較完整的學(xué)科。19世紀(jì)中期，英國的索拜(H.C.Sorby)和德國一、鋼的熱處理1.定義：熱處理是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，

以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的

一種綜合的熱加工工藝過程。加熱：促使組織發(fā)生轉(zhuǎn)變保溫：保證組織充分轉(zhuǎn)變冷卻：獲得所需的組織和性能熱處理工藝流程：時間溫度臨界溫度加熱保溫冷卻一、鋼的熱處理1.定義：熱處理是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和溫度時間Tc區(qū)別不同的熱處理方法關(guān)鍵在冷卻階段隨爐冷卻空冷油冷熱處理工藝曲線

溫度時間Tc區(qū)別不同的熱處理方法關(guān)鍵在冷卻階段隨爐冷卻空冷油

熱加保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的兩種冷卻方式把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。熱保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的(1)鋼筋繞成彈簧狀；(2)加熱鋼筋至紅熱，急劇冷卻；(3)將(2)鋼筋再次加熱(溫度相對低)冷卻。彈簧熱處理過程為什么彈簧狀鋼筋加熱到紅熱急冷后變得又硬又脆？為什么再次加熱和冷卻后變得剛?cè)嵯酀蔀檎嬲膹椈桑?1)鋼筋繞成彈簧狀；彈簧熱處理過程為什么彈簧狀鋼筋加熱到紅在機床制造中，約60-70%的零件要經(jīng)過熱處理。在汽車、拖拉機制造業(yè)中，需熱處理的零件達70-80%。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用.

模具、滾動軸承100%需經(jīng)過熱處理。總之，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。在機床制造中，約60-70%的零件要經(jīng)過熱處理。熱處理是一種2、熱處理特點:熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。

鑄造軋制3、熱處理適用范圍:只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強化。

2、熱處理特點:鑄造軋制3、熱處理適用范圍:熱處理原理：描述熱處理時鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱

處理原理。熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時間、介質(zhì)等具體參數(shù)稱熱處理工藝。(a)940淬火+220回火(板條M回+A‘少)(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火(板條M+條狀F+A’少)(e)940淬火+780淬火+220回火(板條M回+條狀F+A‘少)(f)780淬火+220回火(板條M回+塊狀F)

20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織二、常見的熱處理方法熱處理原理：描述熱處理時鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱(a)94預(yù)備熱處理：為隨后的加工(冷拔、沖壓、切削)或進一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。最終熱處理：賦予工件所要求的使用性能的熱處理.預(yù)備熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線時間溫度/℃預(yù)備熱處理：為隨后的加工(冷拔、沖壓、切削)或預(yù)備熱處理最終根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下：火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火接觸加熱表面淬火激光熱處理等熱處理普通熱處理：退火、正火、淬火、回火表面熱處理其他熱處理表面淬火化學(xué)熱處理滲碳滲氮(氮化)碳氮共滲等可控氣氛熱處理真空熱處理形變熱處理等根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理

鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示；

鋼冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊中的數(shù)據(jù)是以30～50℃/h的速度加熱或冷卻時測得的。鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用A1、A3、Acm表示。實際加熱或冷卻時存在著過冷或過熱現(xiàn)象，因此將：三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示序號代號表示備注1A奧氏體2F鐵素體3Fe3C滲碳體4M馬氏體5B貝氏體(上貝氏體為B上；下貝氏體為B下)6P珠光體(根據(jù)片層間距的不同，可細分為珠光體P、索氏體S、屈氏體T)7A1加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變Ac1；冷卻時奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變Ar18A3亞共析鋼加熱時，先共析鐵素體完全溶入奧氏體的溫度Ac3；或冷卻時先共析鐵素體開始從奧氏體中析出的溫度Ar39Acm過共析鋼加熱時，先共析滲碳體完全溶入奧氏體的溫度Accm；或冷卻時先共析滲碳體開始從奧氏體中析出的溫度Arcm常用金相組織及臨界點代號序號代號表示備注1A奧氏體2F鐵素體3Fe3C滲碳體4M馬氏對于加熱：非平衡條件下的相變溫度高于平衡條件下的相變溫度；對于冷卻：

非平衡條件下的相變溫度低于平衡條件下的相變溫度。對于加熱：第二章鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成

二、影響奧氏體形成速度的因素三、奧氏體晶粒大小及其影響因素第二章鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點以上加熱，加熱目的是獲得均勻的細晶奧氏體組織，稱奧氏體化。鋼坯加熱1、奧氏體的形成條件一定的過熱度，獲得足夠的自由能差。(加熱到AC1以上)一、奧氏體的形成加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種在A1以下奧氏體的形核：F與Fe3C相界形核。奧氏體晶核長大：A晶核通過碳原子的擴散向F和Fe3C方向長大。殘余Fe3C溶解：鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長繼續(xù)溶解直至消失。2、奧氏體的形成過程奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步?，F(xiàn)以共析鋼為例說明：[P(F+Fe3C)A]奧氏體的形核：F與Fe3C相界形核。2、奧氏體的形成過程奧氏體成分均勻化：

Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。保溫目的：(1)工件熱透，相變完全；(2)成分均勻溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線(875℃退火)奧氏體的形成過程晶體結(jié)構(gòu)的改變：bcc→fccFe、C原子的擴散奧氏體成分均勻化：溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線(875℃退火)共析鋼奧氏體化過程共析鋼奧氏體化過程亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析F或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但二、影響奧氏體形成速度的因素

奧氏體形成速度與加熱溫度、加熱速度、鋼的成分以及原始組織等有關(guān)。加熱溫度越高，奧氏體形成速度越快加熱速度越快，奧氏體形成速度越快含碳量增加，利于奧氏體加速形成合金元素顯著影響奧氏體的形成速度原始組織(珠光體)越細，奧氏體形成速度越快鈷、鎳等↑；鉻、鉬、釩等↓；硅、鋁、錳等－。二、影響奧氏體形成速度的因素奧氏體形成速度與加熱溫度三、奧氏體晶粒大小及其影響因素1.奧氏體晶粒度：起始晶粒度實際晶粒度本質(zhì)晶粒度A形成剛結(jié)束，奧氏體晶粒邊界剛剛相互接觸時的晶粒大小奧氏體在具體加熱條件下所獲得奧氏體晶粒的大小特定條件下鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性，并不代表具體的晶粒大小特定條件930±10℃，保溫3-8h傾向性本質(zhì)粗晶粒鋼(Mn，Si)本質(zhì)細晶粒鋼(Al、Ti、Zr、V、Nb等)三、奧氏體晶粒大小及其影響因素1.奧氏體晶粒度：起始晶粒是不是本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒一定粗？本質(zhì)晶粒度僅僅代表鋼在加熱時奧氏體晶粒長大傾向的大小是不是本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒一定粗？本質(zhì)晶粒2、影響奧氏體晶粒長大的因素⑴加熱溫度和保溫時間:加熱溫度高、保溫時間長,晶粒粗大。(嚴格控制加熱溫度)⑵加熱速度:加熱速度越快,過熱度越大,形核率越高,起始晶粒越細。(快速加熱、短時保溫)⑶碳及合金元素：一定范圍內(nèi)含碳越高晶粒越易長大；碳超過A飽和度時，未溶Fe3C阻礙A長大。

阻礙A晶粒長大的元素:

Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等Nb/%奧氏體晶粒尺寸/μmNb、Ti對奧氏體晶粒的影響2、影響奧氏體晶粒長大的因素⑶碳及合金元素：Nb/%奧氏體晶

促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N(加速Fe擴散)。⑷原始組織:原始組織越細有利于獲得細晶粒。奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。箱式可控氣氛多用爐真空熱處理爐促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N(加速Fe3、奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響(1)奧氏體晶粒均勻細小，熱處理后鋼的力學(xué)

性能提高。(2)粗大的奧氏體晶粒在淬火時容易引起工件

產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。3、奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響(1)奧氏體晶粒均勻細第三章鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變第三章鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變1)奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即發(fā)生轉(zhuǎn)變呢？2)冷卻方式及速度對冷卻后的組織形態(tài)會不會產(chǎn)生影響呢？1)奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即發(fā)生轉(zhuǎn)變呢？2)冷卻冷卻方式：等溫冷卻方式和連續(xù)冷卻方式。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織性能均勻，研究領(lǐng)域應(yīng)用廣

(過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線為C曲線)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為粗細不勻甚至類型不同的混合組織，實際生產(chǎn)中廣泛采用(CCT曲線)冷卻是熱處理工藝中最關(guān)鍵的工序。過冷奧氏體：在臨界點以下存在的不穩(wěn)定的且將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為過冷奧氏體。冷卻方式：等溫冷卻方式和連續(xù)冷卻方式。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織性能均勻，

奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變，直接影響鋼熱處理后的組織和性能。

鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變，實質(zhì)上是過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，決定于它的轉(zhuǎn)變溫度，而轉(zhuǎn)變溫度又主要與冷卻的方式和速度有關(guān)。研究奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變常用等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線及連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。

奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變，直接影響鋼熱處理后的組過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線：表示奧氏體急速冷卻到臨界點A1以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線，又稱C曲線或TTT曲線。(Time-Temperature-Transformationdiagram)一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線：表示奧氏體急速冷卻到臨界點1、C曲線的建立以共析鋼為例：⑴取一批小試樣并進行奧氏體化；⑵將試樣分組淬入低于A1點的不同溫度的鹽浴中,隔一定時間取一試樣淬入水中。1、C曲線的建立⑶測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。⑷將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時間及終了時間標(biāo)在溫度—時間坐標(biāo)中，并分別連線。轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。⑶測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。共析碳鋼TTT曲線建立時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1共析碳鋼TTT曲線建立時間(s)300102103104共析碳鋼TTT曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)A過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線A+產(chǎn)物

區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1～550℃；高溫轉(zhuǎn)變區(qū)；擴散型轉(zhuǎn)變；P轉(zhuǎn)變區(qū)。550～230℃；中溫轉(zhuǎn)變區(qū)；半擴散型轉(zhuǎn)變；貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū)；230～-50℃；低溫轉(zhuǎn)變區(qū)；非擴散型轉(zhuǎn)變；馬氏體(M)轉(zhuǎn)變區(qū)。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf共析碳鋼TTT曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)A過冷奧氏體區(qū)A向5506502s10s5s2s5s10s30s40s5506502s10s5s2s5s10s30s40s

A1-Ms間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。時間溫度A1MSMfA過冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體A1-Ms間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。2、C曲線的分析⑴曲線含義三條水平線：A1線為鋼的臨界點，A與P的平衡溫度；Ms線為M轉(zhuǎn)變開始線(230℃)；Mf線M轉(zhuǎn)變終了線(-50℃)。兩條曲線：左邊為過冷A轉(zhuǎn)變開始線，右邊為轉(zhuǎn)變終了線。2、C曲線的分析(2)孕育期：轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為。反映了過冷奧氏體的穩(wěn)定性。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550℃。(2)孕育期：轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為。過冷A的穩(wěn)定性跟驅(qū)動力和原子擴散系數(shù)兩因素有關(guān)。在鼻尖以上,溫度較高，相變驅(qū)動力小。在鼻尖以下，溫度較低，擴散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。過冷A的穩(wěn)定性跟驅(qū)動力和原子擴散系數(shù)兩因素有關(guān)。(3)C曲線表示了各溫度下等溫轉(zhuǎn)變類型及產(chǎn)物。(3)C曲線表示了各溫度下等溫轉(zhuǎn)變類型及產(chǎn)物。三類轉(zhuǎn)變：1)高溫轉(zhuǎn)變：A1～550℃過冷A→P型組織2)中溫轉(zhuǎn)變：550℃～MS過冷A→貝氏體3)低溫轉(zhuǎn)變：(連續(xù)冷卻)MS～Mf過冷A→馬氏體(M)三類轉(zhuǎn)變：熱處理基礎(chǔ)知識課件3、影響C曲線的因素⑴成分的影響①含碳量的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。Ms與Mf點隨含碳量增加而下降。與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上部各多一條先共析相的析出線。3、影響C曲線的因素②合金元素的影響：除Co外,凡溶入奧氏體的合金元素都使C曲線右移，增大過冷A的穩(wěn)定性。碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入A后不僅使C曲線右移，還可改變C曲線的形狀。除Co和Al外,所有合金元素都使Ms與Mf點下降。②合金元素的影響：碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V注：合金元素只有溶入A才能對過冷A的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響，如果未溶入A，不但不會提高過冷A的穩(wěn)定性，反而由于未溶碳化物起到非均勻形核的作用，促進轉(zhuǎn)變，使C曲線左移。Cr對C曲線的影響注：合金元素只有溶入A才能對過冷A的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響，如果未推桿式電阻爐⑵奧氏體化條件的影響奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。使用C曲線時應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響。推桿式電阻爐⑵奧氏體化條件的影響F滲碳體片間距：相鄰兩片滲碳體中心之間的距離2.3.2珠光體轉(zhuǎn)變一、珠光體的組織形態(tài)及性能A1到550℃間轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物為珠光體類組織。1、片狀P：一般情況下，珠光體是鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合物。F滲碳體片間距：相鄰兩片滲碳體中心之間的距離2.3.2珠光珠光體索氏體托氏體根據(jù)片層間距(厚薄)不同,珠光體細分為珠光體、索氏體和托氏體。珠光體索氏體托氏體根據(jù)片層間距(厚薄)不同,珠光體細分為珠光⑴珠光體：形成溫度為A1～650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號P表示。光鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜⑴珠光體：光鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心⑵索氏體形成溫度為650～600℃,片層較薄，800～1500倍光鏡下可辨，用符號S表示。電鏡形貌光鏡形貌⑵索氏體形成溫度為650～600℃,片層較薄，800～15⑶托氏體(屈氏體)形成溫度為600～550℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號T表示。電鏡形貌光鏡形貌⑶托氏體(屈氏體)電鏡形貌光鏡形貌珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細之分，因此其界限也是相對的。片間距bHRC片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細之2、粒狀珠光體形態(tài)：滲碳體呈顆粒狀均勻分布在F基體上，一般經(jīng)球化退火或淬火后中、高溫回火得到。性能：與片狀P相比，成分相同時，粒狀P的強度、硬度稍低(相界面少)，但塑性較好(F連續(xù)分布)。粒狀P可切削性好、冷擠壓成型性好、加熱淬火變形、開裂傾向小，所以很多時候希望得到粒狀P。

粒狀P性能主要取決于滲碳體的顆粒大小、形態(tài)、分布。顆粒越細，強度硬度越高；越接近球狀，分布越均勻，塑性越好。2、粒狀珠光體二、珠光體轉(zhuǎn)變過程(1)珠光體形成的條件：一定的過冷度。(2)片狀珠光體的形成過程：轉(zhuǎn)變類型：擴散型轉(zhuǎn)變(Fe、C原子都進行擴散)；轉(zhuǎn)變過程：形核和長大的過程來完成的；領(lǐng)先相：F和Fe3C都可以成為領(lǐng)先相，通常亞共析鋼以F為領(lǐng)先相，過共析鋼以Fe3C為領(lǐng)先相，共析鋼兩者都有可能。形核位置：A的晶界二、珠光體轉(zhuǎn)變過程轉(zhuǎn)變過程描述:(領(lǐng)先相為滲碳體)滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，形成一個珠光體團。轉(zhuǎn)變過程描述:(領(lǐng)先相為滲碳體)滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變過程(3)粒狀珠光體的形成

粒狀珠光體形成的特定條件：A化溫度低，保溫時間短，(即加熱轉(zhuǎn)變未充分進行，A中保留有未溶的碳化物成為非自發(fā)形核的球化核心)等溫溫度高，等溫時間足夠長，或者冷速極慢，可使?jié)B碳體成為顆粒狀。

具體工藝：球化退火或淬火后高溫回火。(3)粒狀珠光體的形成㈡貝氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在550℃～230℃(Ms)間發(fā)生的轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w轉(zhuǎn)變，貝氏體組織用符號B表示。B組織：含碳過飽和的F和Fe3C組成的機械混合物。1、B的組織形態(tài)及性能根據(jù)形成溫度及形態(tài)不同貝氏體分為B上和B下。上貝氏體下貝氏體㈡貝氏體轉(zhuǎn)變上貝氏體下貝氏體⑴上貝氏體形成溫度為550～350℃；在光鏡下呈羽毛狀；在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。光鏡下電鏡下⑴上貝氏體光鏡下電鏡下⑵下貝氏體形成溫度為350℃～Ms。在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下電鏡下在電鏡下為細片狀或粒狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈55～60o角。⑵下貝氏體光鏡下電鏡下在電鏡下為細片狀或粒狀碳化物分布于鐵素力學(xué)性能：上貝氏體形成溫度高，F(xiàn)條粗大，碳過飽和度低，強度硬度較低；碳化物粗大，斷續(xù)分布于F條間，塑性韌性較差，故無實用價值。下貝氏體F針細、分布均勻且碳的過飽和度大，碳化物細小、彌散分布在F內(nèi)，因此下貝氏體強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強化組織之一。(等溫淬火工藝)力學(xué)性能：上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程

在珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度之間，過冷奧氏體(A，γ相)→貝氏體(B，F(xiàn)相+碳化物)半擴散型轉(zhuǎn)變，介于珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變之間；2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程在珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度之間，過發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時,首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過飽和鐵素體。貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程，由鐵素體的成長和碳化物析出兩個基本過程構(gòu)成。發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時,首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，B上轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高(550～350℃)時，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上。B上轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高(550～350℃)時，條片狀鐵素體下貝氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低(350-230℃)時，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體內(nèi)的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低(350-230℃)時，鐵素體㈢馬氏體轉(zhuǎn)變鋼從A狀態(tài)快速冷卻，抑制其擴散性轉(zhuǎn)變，當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將發(fā)生M轉(zhuǎn)變。馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重要途徑之一。1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.㈢馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到碳分布在-Fe體心立方晶格的c軸上，引起c軸伸長，a軸縮短，發(fā)生正方畸變，所以馬氏體具有體心正方晶格(a=b≠c)。軸比c/a稱馬氏體的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸變越嚴重。當(dāng)＜0.25%C時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格.碳分布在-Fe體心立方晶格的c軸上，引起c軸伸長，a軸縮短2、馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)分板條和針(片)狀兩類。⑴板條馬氏體低中碳鋼的典型組織立體形態(tài)為細長的扁棒狀在光鏡下板條馬氏體為一束束的板條組織。光鏡下電鏡下2、馬氏體的形態(tài)光鏡下電鏡下每板條束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列(條與條之間存在薄殼狀的殘余A)，一個A晶粒內(nèi)可形成幾個取向不同的馬氏體束。電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯，=1012/cm2,又稱位錯M。SEMTEM每板條束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列(條與條之間存在⑵針(片)狀馬氏體高碳鋼的典型組織立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下光鏡下⑵針(片)狀馬氏體電鏡下電鏡下光鏡下注：片狀M中存在大量的顯微裂紋：M高速形成時相互撞擊或M與晶界撞擊造成的。所以高碳鋼脆性較大。電鏡下電鏡下光鏡下注：片狀M中存在大量的顯微裂紋：M高速形成時相互撞擊或M與晶⑶馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%小于0.2%時，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時幾乎全部是針狀馬氏體.C%在0.2～1.0%之間為板條與針狀的混合組織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C⑶馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45鋼正常淬火組織先形成的馬氏體片橫貫整個奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細小.原始奧氏體晶粒細，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細。當(dāng)最大馬氏體片細到光鏡下無法分辨時，該馬氏體稱隱晶馬氏體.正常淬火得到的M都是隱晶M。45鋼正常淬火組織先形成的馬氏體片橫貫整個奧氏體晶粒，但不能3、馬氏體的性能高硬度、高強度是M性能的主要特點。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。當(dāng)含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。(殘余A)合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%3、馬氏體的性能當(dāng)含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。(殘M強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，相變強化、組織細化(晶界)也起到較大作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.板條狀M具有優(yōu)良的強韌性，片狀M硬但脆。針狀馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌M強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，相變強化、組4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：⑴無擴散性鐵和碳原子都不擴散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點鐵和碳原子都不擴散，因而馬氏體的含碳量與⑵共格切變性由于無擴散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機制進行的。使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，引起相鄰奧氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸⑵共格切變性馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸⑶降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點，用Ms表示.馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點，用Mf表示.只要溫度達到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在Ms以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(90%)⑶降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點，用Mf表示.M⑷高速長大馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大。當(dāng)一片馬氏體形成時，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋?！赊D(zhuǎn)變不完全即使冷卻到Mf點，也不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用A’或’表示。⑷高速長大’⑸轉(zhuǎn)變不完全而殘留下來，稱殘余奧氏體，用A’Ms、Mf與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量(包括碳含量)。馬氏體轉(zhuǎn)變后，A’量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達0.5%后，A’量才顯著。含碳量對馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響含碳量對殘余奧氏體量的影響Ms、Mf與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量(包過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(共析鋼)

轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度，℃轉(zhuǎn)變機制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細片狀Fe3C分布于過飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf無擴散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(共析鋼)轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度，℃二、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。兩種冷卻方式示意圖1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻二、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻㈡過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformationdiagram)曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼CCT曲線過共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線㈡過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖共析鋼CCT曲線過共析鋼CCT1、共析鋼的CCT曲線共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。Vk’Vk共析鋼的CCT曲線1、共析鋼的CCT曲線Vk’Vk共析鋼的CCT曲線圖中的Vk為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時的最小冷卻速度.Vk’為TTT曲線的臨界冷卻速度.Vk‘1.5Vk。Vk’Vk時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線完全退火正火等溫轉(zhuǎn)變曲線油淬水淬M+A’M+T+A’SP200100圖中的Vk為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織CCT曲線位于TTT曲線右下方。CCT曲線獲得困難，TTT曲線容易測得。可用TTT曲線定性說明連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在C曲線上，依其與C曲線交點的位置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物.用TTT曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變爐冷空冷油冷水冷PST+M+A’M+A’CCT曲線位于TTT曲線右下方。CCT曲線獲得困難，TTT曲P均勻A細AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf時間650℃600℃550℃P均勻A細AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+45鋼850℃油冷組織M+T45鋼850℃油冷組織M+T2、過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),但比共析鋼CCT曲線多一條A→Fe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于Fe3C的析出,奧氏體中含碳量下降,因而Ms線右端升高.3、亞共析鋼CCT曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多A→F開始線,F析出使A含碳量升高,因而Ms線右端下降.過共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線2、過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),但比共析鋼CCT曲第四章鋼的常規(guī)熱處理一、退火二、正火三、淬火四、回火第四章鋼的常規(guī)熱處理一、退火機械零件的一般加工工藝為：毛坯(鑄、鍛)→預(yù)備熱處理→機加工→最終熱處理。退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時才作為最終熱處理。淬火后都要回火，所以回火通常作為最終熱處理。機械零件的一般加工工藝為：毛坯(鑄、鍛)→預(yù)備熱處理→機加工一、退火將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻(爐冷)的熱處理工藝叫做退火。1、退火目的⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。適合切削加工的硬度為170～250HB。⑵消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。⑶細化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。真空退火爐一、退火將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻(爐冷)的熱處2、退火工藝退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。⑴完全退火將工件加熱到Ac3+30～50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼。2、退火工藝⑴完全退火⑵等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+30～50℃,共析、過共析鋼加熱到Ac1+30～50℃，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼。高速鋼等溫退火與普通退火的比較⑵等溫退火高速鋼等溫退火與普通退火的比較⑶球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。它是將工件加熱到Ac1+30～50℃保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于Ar1的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。⑶球化退火它是將工件加熱到Ac1+30～50℃球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體,用P球表示。球狀珠光體對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進行正火，以消除網(wǎng)狀。球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30～50℃，共析鋼加熱到Ac1+30～50℃，過共析鋼加熱到Accm+30～50℃保溫后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織：

＜0.6%C時，組織為F+S；

≥0.6%C時，組織為S。正火溫度二、正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30～50℃，共析鋼加2、正火的目的⑴對于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。⑵對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。⑶普通件最終熱處理。要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火。熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度2、正火的目的⑶普通件最終熱處理。熱處理與硬度關(guān)系合適切削加淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。真空淬火爐三、淬火淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏1、淬火溫度(1)碳鋼1)亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30～50℃。預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織。1、淬火溫度(1)碳鋼淬火溫度為Ac3+30～50℃。亞共析鋼淬火組織：0.5%C時為M0.5%C時為M+A’。65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織亞共析鋼淬火組織：65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45在Ac1～Ac3之間的加熱淬火稱亞溫淬火。35鋼(含0.35%C)亞溫淬火組織亞溫淬火組織為F+M，強硬度低，但塑韌性好。在Ac1～Ac3之間的加熱淬火稱亞溫淬火。35鋼(含0.32)共析鋼淬火溫度為Ac1+30～50℃；淬火組織為M+A’。2)共析鋼3)過共析鋼淬火溫度:Ac1+30～50℃.溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A’量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。淬火組織:M+Fe3C顆粒+A’。(預(yù)備組織為P球)T12鋼(含1.2%C)正常淬火組織3)過共析鋼T12鋼(含1.2%C)正常淬火組織(2)合金鋼由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。1)亞共析鋼淬火溫度為Ac3+50～100℃。2)共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+50～100℃。鋼坯加熱(2)合金鋼鋼坯加熱2、淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖MsMf內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。常用淬火介質(zhì)是水和油。水的冷卻能力強，但低溫區(qū)冷卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。2、淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，適用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì)。油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，適用于3、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不足。(1)單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡單，易實現(xiàn)自動化。各種淬火方法示意圖1—單液淬火法2—雙液淬火法3—分級淬火法4—等溫淬火法3、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不足。各種(2)雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強的介質(zhì)中冷卻，躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷。優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。常用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。(2)雙液淬火法不易掌握。常用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼(3)分級淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷?？蓽p少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。鹽浴爐(3)分級淬火法鹽浴爐(4)等溫淬火法將工件在稍高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小。適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。(4)等溫淬火法淬透性是鋼的主要熱處理性能；是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。網(wǎng)帶式淬火爐4、鋼的淬透性淬透性是鋼的主要熱處理性能；是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)(1)淬透性的概念淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。M量和硬度隨深度的變化淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M+50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力。(1)淬透性的概念淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度(2)淬透性與淬硬層深度的關(guān)系同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。(2)淬透性與淬硬層深度的關(guān)系同一材料的淬硬層深度(3)影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，Vk越小，淬透性越高。

Vk取決于C曲線的位置，C曲線越靠右，Vk越小。因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素，即除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。(3)影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度V(4)淬透性的測定及其表示方法1)淬透性的測定常用末端淬火法(4)淬透性的測定及其表示方法1)淬透性的測定常用末端淬火示，J表示末端淬透性，d表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，HRC為半馬氏體區(qū)的硬度。2)淬透性的表示方法①用淬透性曲線表示即用表示，J表示末端淬透性，d表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離②用臨界淬透直徑表示臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。

D0與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼D0水=16mm，D0油=8mm。只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如45鋼D0油=8mm，40CrD0油=20mm。馬氏體馬氏體索氏體②用臨界淬透直徑表示馬氏體馬氏體索氏體(5)淬透性的應(yīng)用①利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)測零件淬火后的硬度分布。下圖為預(yù)測50mm直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布.(5)淬透性的應(yīng)用①利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系②利用淬透性曲線進行選材。如要求厚60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過HRC50，1/4半徑處為HRC45。可按下圖箭頭所示程序進行選材分析.②利用淬透性曲線進行選材。如要求厚60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表③利用淬透性可控制淬硬層深度。對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2～1/3)，如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。高強螺栓柴油機連桿齒輪③利用淬透性可控制淬硬層深度。高強螺栓柴油機連桿齒輪不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等溫淬火B(yǎng)下M+A’分級淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf時間溫度淬火PP均勻A細A？？？不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。1、回火的目的(1)減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力,防止變形或開裂。(2)獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的淬火裂紋四、回火回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工(3)穩(wěn)定尺寸。淬火M和A’都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與A’轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。(4)對于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進行回火。(3)穩(wěn)定尺寸。淬火M和A’都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織2、鋼在回火時的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個階段變化。網(wǎng)帶式回火電爐2、鋼在回火時的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在(1)回火時組織轉(zhuǎn)變①馬氏體的分解100℃回火時，鋼的組織無變化。100～200℃加熱時，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出-碳化物(-FeXC)，使馬氏體過飽和度降低。析出的碳化物以細片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表示。透射電鏡下的回火馬氏體形貌(1)回火時組織轉(zhuǎn)變馬氏體中析出-碳化物(-FeXC)回火馬氏體在光鏡下M回為黑色，A’為白色。0.2%C時，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯附近的偏聚。②殘余奧氏體分解

200～300℃時,由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降,Ms上升，A’分解為-碳化物和過飽和鐵素體，即M回?；鼗瘃R氏體在光鏡下M回為黑色，A’為白色。200～300分,內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細粒狀Fe3C組織，稱回火托氏體，用T回表示。發(fā)生于250-400℃，此時，-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。到350℃,馬氏體含碳量降到鐵素體平衡成回火托氏體③-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C分,內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體回火索氏體④Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化400℃以上,Fe3C開始聚集長大。450℃以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅?。這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體，用S回表示?；鼗鹚魇象w④Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化400℃以上,淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系(2)回火時的性能變化回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系(2200℃以下，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降，高碳鋼硬度甚至略有提高。200～300℃，由于高碳鋼中A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸回,硬度再次升高。大于300℃,由于Fe3C粗化，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體,硬度直線下降。200℃以下，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降3、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。3、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。①第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250～350℃回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r應(yīng)避開這一溫度范圍。①第一類回火脆性這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度②第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500～650℃范圍內(nèi)回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性?；鼗鸷罂炖洳怀霈F(xiàn)，是可逆的。防止辦法：a、回火后快冷。b、加入合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。

②第二類回火脆性b、加入合金元素W(約1%)、Mo(約04、回火種類根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)。廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。

提高e及s，同時使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力?；鼗鹉康腟回

T回

M回

回火組織500～650℃350～500℃150～250℃回火溫度高溫回火中溫回火低溫回火適用于彈簧熱處理4、回火種類根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。淬火加5、回火色碳鋼不同溫度時的回火色：淡黃色：200℃；草黃色：220℃；褐色：240℃；紫色：260℃；藍紫色：280℃；深藍色：290℃；藍色：300℃；淡藍色：320℃；藍灰色：350℃；灰色：400℃。低合金鋼的不同溫度時的回火色：淡麥黃色：225℃；麥黃色：235℃；淡紅棕色：265℃；淡紅色：280℃；淡藍色：290℃；深藍色：315℃。不銹鋼的不同溫度時的回火色：淡麥黃色：290℃；麥黃色：340℃；淡紅棕色：390℃；淡紅色：450℃；淡藍色：530℃；深藍色：600℃。5、回火色碳鋼不同溫度時的回火色：低合金鋼的不同溫度時的回火表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法?；鹧婕訜岣袘?yīng)加熱第五章鋼的表面淬火表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利表面淬火目的：

①使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;

②心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。軸的感應(yīng)加熱表面淬火表面淬火目的：軸的感應(yīng)加熱表面淬火1、表面淬火用材料⑴0.4～0.5%C的中碳鋼。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過高，心部韌性下降；⑵鑄鐵：提高其表面耐磨性。機床導(dǎo)軌表面淬火齒輪1、表面淬火用材料機床導(dǎo)軌表面淬火齒輪2、預(yù)備熱處理⑴工藝：對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。⑵目的:

①為表面淬火作組織準(zhǔn)備；②獲得最終心部組織?；鼗鹚魇象w索氏體2、預(yù)備熱處理回火索氏體索氏體3、表面淬火后的回火采用低溫回火，溫度不高于200℃?；鼗鹉康臑榻档蛢?nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性。4、表面淬火+低溫回火后的組織表層組織為M回；心部組織為S回(調(diào)質(zhì))或F+S(正火)。感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)淬火機床3、表面淬火后的回火感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)淬火機床感應(yīng)加熱表面淬火示意圖5、表面淬火常用加熱方法⑴感應(yīng)加熱：利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。感應(yīng)加熱表面淬火示意圖5、表面淬火常用加熱方法感應(yīng)加熱分為：①高頻感應(yīng)加熱頻率為250～300KHz，淬硬層深度0.5～2.0mm傳動軸連續(xù)淬火感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖感應(yīng)加熱分為：傳動軸連續(xù)淬火感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面②中頻感應(yīng)加熱頻率為2500～8000Hz，淬硬層深度2～10mm。各種曲軸感應(yīng)器中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機車凸輪軸②中頻感應(yīng)加熱各種曲軸感應(yīng)器中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機車凸輪軸③工頻感應(yīng)加熱頻率為50Hz,淬硬層深度10～15mm各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱③工頻感應(yīng)加熱各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱⑵火焰加熱：利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)量不易控制。⑶激光熱處理：利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗疽鈭D激光表面熱處理火焰加熱表面淬火⑵火焰加熱：利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織，進而改變其性能的熱處理工藝。第六章鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等?？煽貧夥諠B碳爐滲碳回火爐與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變一、化學(xué)熱處理的基本過程1、介質(zhì)(滲劑)的分解：分解的同時釋放出活性原子。如：滲碳CH4→2H2+[C]氮化2NH3→3H2+2[N]2、工件表面的吸收：活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。3、原子向內(nèi)部擴散。氮化擴散層一、化學(xué)熱處理的基本過程1、介質(zhì)(滲劑)的分解：分解的同時二、鋼的滲碳

是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。1、滲碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。2、滲碳用鋼主要為含0.1～0.25%C的低碳鋼。含碳量高則心部韌性降低。經(jīng)滲碳的機車從動齒輪二、鋼的滲碳

是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。1、滲氣體滲碳法示意圖3、滲碳方法⑴氣體滲碳法將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳氣氛中滲碳。滲劑為氣體(煤氣、液化氣等)或有機液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點:質(zhì)量好,效率高；缺點:滲層成分與深度不易控制。氣體滲碳法示意圖3、滲碳方法缺點:滲層成分與深度不易控制。⑵固體滲碳法將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。滲劑為木炭。優(yōu)點：操作簡單；缺點：滲速慢，勞動條件差。⑶真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳氣體加熱滲碳。優(yōu)點:表面質(zhì)量好,滲碳速度快。真空滲碳爐⑵固體滲碳法⑶真空滲碳法真空滲碳爐4、滲碳溫度：為900～950℃。滲碳層厚度(由表面到過度層一半處的厚度)：一般為0.5～2mm。低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳層表面含碳量：以0.85～1.05為最好。滲碳緩冷后組織：表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ；心部為F+P；中間為過渡區(qū)。4、滲碳溫度：為900～950℃。低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳5、滲碳后的熱處理淬火+低溫回火,回火溫度為160～180℃。淬火方法有：⑴預(yù)冷淬火法滲碳后預(yù)冷到略高于Ar1溫度直接淬火。滲碳后的熱處理示意圖5、滲碳后的熱處理滲碳后的熱處理示意圖⑵一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。⑶二次淬火法：即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30～50℃，細化心部；第二次加熱為Ac1+30～50℃，細化表層。滲碳后的熱處理示意圖⑵一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。滲碳后的熱處理示意圖常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30～50℃淬火+低溫回火。此時組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)心部：M回+F(淬透時)滲碳淬火后的表層組織M+F常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30～50℃淬火+低三、鋼的氮化

氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。1、氮化用鋼井式氣體氮化爐為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。常用鋼號為38CrMoAl。2、氮化溫度為500～570℃氮化層厚度不超過0.6～0.7mm。三、鋼的氮化氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。井式氣體氮3、常用氮化方法氣體氮化法與離子氮化法。氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。離子氮化法是在電場作用下，使電離的氮離子高速沖擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時間短，氮化層脆性小。離子氮化爐3、常用氮化方法離子氮化爐4、氮化的特點及應(yīng)用⑴氮化件表面硬度高(HV1000～2000)，耐磨性高。⑵疲勞強度高。由于表面存在壓應(yīng)力。氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度4、氮化的特點及應(yīng)用氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度⑶工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進行熱處理。⑷耐蝕性好。因為表層形成的氮化物化學(xué)穩(wěn)定性高。氮化的缺點：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等?？p紉機用氮化件經(jīng)氮化的機車曲軸⑶工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進行熱處理?？p紉近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開發(fā)出許多新的工藝方法，這里只介紹主要的幾種。全方位離子注入與沉積設(shè)備四、表面處理新技術(shù)近年來，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開發(fā)出1.熱噴涂技術(shù)將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂。利用熱噴涂技術(shù)可改善材料的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及絕緣性等。廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術(shù)在內(nèi)的幾乎所有領(lǐng)域。等離子熱噴涂1.熱噴涂技術(shù)將熱噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，(1)涂層的結(jié)構(gòu)熱噴涂層是由無數(shù)變形粒子相互交錯呈波浪式堆疊在一起的層狀結(jié)構(gòu)，粒子之間存在著孔隙和氧化物夾雜缺陷。噴涂層與基體之間以熱噴涂層組織及噴涂層中顆粒之間主要是通過鑲嵌、咬合、填塞等機械形式連接的，其次是微區(qū)冶金結(jié)合及化學(xué)鍵結(jié)合。(1)涂層的結(jié)構(gòu)熱噴涂層組織及噴涂層中顆粒之間主要是通過鑲嵌(2)熱噴涂方法常用的熱噴涂方法有：①火焰噴涂：多用氧-乙炔火焰作為熱源。②電弧噴涂：絲狀噴涂材料作為自耗電極、電弧作為熱源的噴涂方法③等離子噴涂：是一種利用等離子弧作為熱源進行噴涂的方法?；鹧鏌釃娡侩娀釃娡康入x子噴涂(2)熱噴涂方法火焰熱噴涂電弧熱噴涂等離子噴涂(3)熱噴涂的特點及應(yīng)用1)工藝靈活：熱噴涂的對象小到Φ10mm的內(nèi)孔,大到鐵塔、橋梁,可整體噴涂，也可局部噴涂。2)基體及噴涂材料廣泛：基體可以是金屬和非金屬，涂層材料可以是金屬、合金及塑料、陶瓷等。3)涂層可控:從幾十m到幾mm4)生產(chǎn)效率高5)工件變形?。夯w材料溫度不超過250℃(冷工藝)渦輪葉片的熱障涂層(熱噴涂層)(3)熱噴涂的特點及應(yīng)用3)涂層可控:從幾十m到幾mm由于涂層材料的種類很多，所獲得的涂層性能差異很大，可應(yīng)用于各種材料的表面保護、強化及修復(fù)并滿足特殊功能的需要。熱噴涂由于涂層材料的種類很多，所獲得的涂層性能差異很大，可2、氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩大類。物理氣相沉積TiAl靶2、氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣(1)物理氣相沉積(PVD)物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。物理沉積技術(shù)主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)N基本方法。磁控濺射鍍膜設(shè)備(1)物理氣相沉積(PVD)使材料汽化成原子、分子或真空蒸鍍是蒸發(fā)成膜材料使其汽化或升華沉積到工件表面形成薄膜的方法。真空蒸鍍TiN活塞環(huán)真空蒸鍍Al膜的塑料制品真空蒸鍍是蒸發(fā)成膜材料使其汽化或升華沉積到工件表面形成薄膜的濺射鍍是在真空下通過輝光放電來電離氬氣，氬離子在電場作用下加速轟擊陰極，濺射下來的粒子沉積到工件表面成膜的方法。濺射鍍示意圖磁控濺射鍍膜機磁控濺射鍍Al的塑料制品濺射鍍是在真空下通過輝光放電來電離氬氣，氬離子在電場作用下加離子鍍是在真空下利用氣體放電技術(shù)，將蒸發(fā)的原子部分電離成離子，與同時產(chǎn)生的大量高能中性粒子一起沉積到工件表面成膜的方法。多弧離子鍍膜機離子鍍是在真空下利用氣體放電技術(shù)，將蒸發(fā)的原子部分電物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等離子鍍產(chǎn)品領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材(2)化學(xué)氣相沉積(CVD)化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體CVD設(shè)備表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。例如，氣態(tài)的TiCl4與N2和H2在受熱鋼的表面反應(yīng)生成TiN，并沉積在鋼的表面形成耐磨抗蝕的沉積層。(2)化學(xué)氣相沉積(CVD)CVD設(shè)備表面相互作用而在基體表由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)等特殊性能，已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)CVD處理的模具經(jīng)CVD處理的活塞環(huán)由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、3、表面改性技術(shù)

表面改性技術(shù)是指將激光束、電子束和離子束(合稱“三束”)等具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)施加到材料表面，使之發(fā)生物理、化學(xué)變化，以獲得特殊表面性能的技術(shù)。激光束加工電子束加工等離子束加工3、表面改性技術(shù)表面改性技術(shù)是指將激光束、電子束和離子束(進行快速加熱和快速冷卻，使表層的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生大幅度改變(如形成微晶、納米晶、非晶、亞穩(wěn)成分固溶體和化合物等)，從而獲得所需要的特殊性能。束流技術(shù)還具有能量利用率高、工件變形小、生產(chǎn)效率高等特點。由于這些束流具有極高的能量密度，可對材料表面離子束濺射系統(tǒng)進行快速加熱和快速冷卻，使表層的結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生大幅度改變(如(1)激光束表面改性技術(shù)激光束能量密度高(106W/cm2)，可在短時間內(nèi)將工件表面快速加熱或融化,而心部溫度基本不變；當(dāng)激光輻射停止后，由于散熱速度快，又會產(chǎn)生“自激冷”。激光表面改性技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾方面:CO2激光器(1)激光束表面改性技術(shù)光輻射停止后，由于散熱速度快，又會產(chǎn)1)激光表面淬火(激光相變硬化)激光表面淬火件硬度高(比普通淬火高15～20%)、耐磨、耐疲勞，變形極小，表面光亮。已廣泛用于發(fā)動機缸套、滾動軸承圈、機床導(dǎo)軌、冷作模具等。激光表面淬火件激光表面淬火1)激光表面淬火(激光相變硬化)激光表面淬火件激光表面淬火2)激光表面合金化預(yù)先用鍍膜或噴涂等技術(shù)把所要求的合金元素涂敷到工件表面，再用激光束照射涂敷表面，使表面膜與基體材料表層融合在一起并迅速凝固，從而形成成分與結(jié)構(gòu)均不同于基體的、具有特殊性能的合金化表層。已成功用于發(fā)動機閥座和活塞環(huán)、渦輪葉片等零件的性能和壽命的改善。激光合金化熱剪斷刀2)激光表面合金化體材料表層融合在一起并迅速凝固，從而形成成電子束表面改性技術(shù)是以在電場中高速移動的電子作為載能體,電子束的能量密度最高可達109W/cm2。除所使用的熱源不同外，電子束表面改性技術(shù)與激光束表面改性技術(shù)的原理和工藝基本類似。凡激光束可進行的處理，電子束也都可進行。電子束表面改性裝置(2)電子束表面改性技術(shù)電子束表面改性技術(shù)是以在電場中高速移動的電子作為載能與激光束表面改性技術(shù)相比，電子束表面改性技術(shù)還具有以下特點:①由于電子束具有更高的能量密度，所以加熱的尺寸范圍和深度更大。②設(shè)備投資較低，操作較方便(無需象激光束處理那樣在處