材料科學(xué)基礎(chǔ)第7章補(bǔ)充內(nèi)容第13節(jié)鋼的熱處理

第5章鋼的熱處理重點(diǎn)：熱處理方法和選擇。難點(diǎn)：熱處理原理。學(xué)習(xí)方法：工作條件→性能要求→使用組織→熱處理工藝改善鋼的性能，主要有兩條途徑：①合金化，下幾章研究的內(nèi)容；②熱處理，本章要研究的內(nèi)容。熱處理:

是將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，保溫一定的時(shí)間，然后以預(yù)定的方式冷卻下來(lái)的一種熱加工工藝。第1節(jié)熱處理的基本概念一、熱處理的重要性和目的經(jīng)鑄造、鍛造等熱加工以后，工件中往往存在殘余應(yīng)力，硬度偏高或偏低，組織粗大，存在成分偏析等缺陷。危害：

1）力學(xué)性能差；

2）不利于切削加工和成型；

3）淬火時(shí)也容易造成變形和

開(kāi)裂。

熱處理的目的：1、預(yù)備熱處理（中間熱處理）：

1）改善加工性能；

2）為最終熱處理作準(zhǔn)備。

2、最終熱處理：獲得使用性能。

3、表面熱處理：改善表面性能。在機(jī)床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中熱處理的零件達(dá)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(dòng)軸承100%需經(jīng)過(guò)熱處理?？傊匾慵夹柽m當(dāng)熱處理后才能使用。

二、熱處理的基本要素

加熱、保溫和冷卻。三、熱處理工藝

根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、介質(zhì)等參數(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四、熱處理的理論依據(jù)

原子擴(kuò)散和固態(tài)相變。五、熱處理的特點(diǎn)改變組織與性能；而不改變形狀與尺寸。六、熱處理的分類1、普通熱處理：

退火、正火、淬火和回火。2、表面熱處理：表面淬火；化學(xué)熱處理。

3、其它：真空熱處理；可控氣氛熱處理；形變熱處理等。七、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度

A1→Ac1→Ar1A3→Ac3→Ar3

Acm→Accm→Arcm

第二節(jié)鋼的熱處理原理一、鋼的加熱轉(zhuǎn)變目的：獲得細(xì)小的奧氏體。（一）奧氏體的形成（共析鋼）鋼坯加熱共析鋼奧氏體化過(guò)程亞共析鋼和過(guò)共析鋼的奧氏體化過(guò)程與共析鋼基本相同。但由于先共析

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.（二）奧氏體晶粒度

1、奧氏體晶粒度的概念用來(lái)度量奧氏體晶粒的大小的量。奧氏體晶粒度在100倍顯微鏡下，分為8級(jí)，1級(jí)最粗，8級(jí)最細(xì)。

2、晶粒度分類①起始晶粒度；②實(shí)際晶粒度；③本質(zhì)晶粒度。（三）奧氏體晶粒度的影響因素⑴加熱溫度和保溫時(shí)間:

加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng),晶粒粗大。⑵加熱速度:加熱速度越快,過(guò)熱度越大,形核率越高,晶粒越細(xì)。

⑶合金元素：若鋼中加入適量能形成難熔中間相的合金元素，如Ti、Zr、V、Al、Nb等，能強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。析出顆粒對(duì)黃銅晶界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸/μmNb、Ti對(duì)奧氏體晶粒的影響二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（一）鋼的冷卻方式（二）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖

1、“C曲線”的建立（TTT曲線）5506502s10s5s2s5s10s30s40s時(shí)間溫度A1MSMfA過(guò)冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體2、影響C曲線的主要因素1）碳含量對(duì)碳鋼C曲線的影響亞共析鋼和過(guò)共析鋼的“C曲線”左移2）合金元素對(duì)C曲線的影響大多數(shù)合金元素使“C曲線”右移。

3、三種等溫轉(zhuǎn)變的組織和性能

1）珠光體類型組織與性能

（1）珠光體類轉(zhuǎn)變是過(guò)冷A在臨界溫度A1以下比較高的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)變。是典型的擴(kuò)散型相變。

珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程（2）珠光體型組織：是由鐵素體和滲碳體兩相組成的機(jī)械混合物，通常呈片層狀。（3）分類：根據(jù)珠光體片間距的大小，可分為:珠光體、索氏體、屈氏體。珠光體索氏體托氏體珠光體×1000

屈氏體×1000珠光體、索氏體、屈氏體之間無(wú)本質(zhì)區(qū)別，其形成溫度也無(wú)嚴(yán)格界線，只是其片層厚薄和間距不同。（4）機(jī)械性能綜合性能好，可制作性能要求不高的零件。主要取決于片層間距的大?。浩瑢娱g距愈小，其強(qiáng)度、硬度愈高，同時(shí)塑性、韌性也有所改善。

珠光體<<索氏體屈氏體2)馬氏體類型組織與性能

(1)馬氏體轉(zhuǎn)變：是指鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻(即淬火)而發(fā)生的無(wú)擴(kuò)散型相變。是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。(2)馬氏體：是碳溶于α-Fe中的過(guò)飽和間隙式固溶體，記為M。

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?cè)絿?yán)重。當(dāng)＜0.25%C時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格。(3)馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)a、無(wú)擴(kuò)散性:通過(guò)切變方式完成，轉(zhuǎn)變速度極快。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b、降溫轉(zhuǎn)變:

MfMsM(50%)M(90%)c、轉(zhuǎn)變不完全：室溫時(shí)仍有部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體存在，稱之為殘余奧氏體，記為Ar?！颍憾鄶?shù)鋼的Mf在室溫以下。消除方法：冷處理。（4）馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%小于0.2%時(shí)，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時(shí)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%C（4）馬氏體的組織形態(tài)

a.低碳鋼：板條馬氏體（位錯(cuò)馬氏體、低碳馬氏體）。光鏡下電鏡下b.高碳鋼：片狀馬氏體（孿晶馬氏體、高碳馬氏體）。

電鏡下光鏡下（5）馬氏體的性能特點(diǎn)

a.顯著特點(diǎn)：

是具有高硬度和高強(qiáng)度。

b.塑性和韌性:

主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。片狀馬氏體：脆性較大。

原因是含碳量高、晶格畸變大，存在許多顯微裂紋。板條馬氏體：

有相當(dāng)有一定的塑、韌性。（6）馬氏體的強(qiáng)化機(jī)制固溶強(qiáng)化

相變強(qiáng)化

造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)。時(shí)效強(qiáng)化碳和其它合金元素的原子會(huì)向位錯(cuò)線等缺陷處擴(kuò)散偏聚。晶界強(qiáng)化

3）貝氏體類型組織與性能貝氏體（B）=過(guò)飽和F+Fe3C

a、貝氏體的組織形態(tài)：

上貝氏體上貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程下貝氏體下貝氏體轉(zhuǎn)變b、貝氏體的力學(xué)性能：上貝氏體：

強(qiáng)度和韌性較低。下貝氏體：

不但強(qiáng)度高，而且韌性也好。

c、應(yīng)用上貝氏體：

無(wú)應(yīng)用價(jià)值，工藝上應(yīng)避免。下貝氏體：

綜合性能好；在航空航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用；通過(guò)等溫淬火工藝獲得。過(guò)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(jī)制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴(kuò)散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴(kuò)散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過(guò)飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于過(guò)飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf無(wú)擴(kuò)散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火

4、“C曲線”的應(yīng)用

1）臨界冷卻速度VK

VK臨界冷卻速度：獲得100%馬氏體的最低冷卻速度，即與C曲線鼻尖相切的冷卻速度Vk。C曲線越靠右邊，Vk越小，越容易獲得馬氏體，即鋼的淬透性越好。2）C曲線的應(yīng)用將冷卻曲線與C曲線疊加，可確定鋼冷卻后的組織與性能，是制定熱處理工藝的理論依據(jù)。Vk’Vk時(shí)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’SP200100P均勻A細(xì)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(shí)間650℃600℃550℃用TTT曲線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變爐冷空冷油冷水冷PST+M+A’M+A’(三)碳鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（CCT曲線）VKVK

、1、CCT曲線在C曲線的右下方，且無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變，即半個(gè)C曲線。2、等溫冷卻時(shí)的臨界冷卻速度Vk比連續(xù)冷卻時(shí)的臨界冷卻速度V、k大1.5倍。因此，只要實(shí)際冷卻速度V大于Vk，就能保證大于V、k，在連續(xù)冷卻時(shí)就能獲得100%馬氏體，達(dá)到淬火目的。結(jié)束預(yù)備熱處理與最終熱處理預(yù)備熱處理——為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進(jìn)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(shí)間溫度/℃曲軸的加工工藝：下料→鍛造→正火→粗機(jī)加工→調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）→軸頸表面淬火

+低溫回火→精機(jī)加工→成品第三節(jié)鋼的退火與正火目的：“四化”1）“軟化”：調(diào)整硬度改善切削加工和壓力加工的性能；2）細(xì)化：改善組織和性能，淬火作準(zhǔn)備；3）均勻化：消除成分和組織偏析，為淬火作準(zhǔn)備；4）穩(wěn)定化：消除殘余應(yīng)力，減小變形，提高尺寸精度。一、退火1、定義將鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一段時(shí)間后，緩慢地冷卻（爐冷、在煤木灰和石綿材料中的冷卻）到室溫，獲得平衡組織的工藝。真空退火爐2、目的及作用：退火可降低硬度；消除內(nèi)應(yīng)力；提高鋼材冷變形后的塑性；細(xì)化晶粒，改善組織。

3、分類

再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火4、退火的應(yīng)用1）完全退火：晶粒細(xì)化，均勻組織，消除應(yīng)力，降低硬度，以利于切削加工。主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋件，有時(shí)也用于焊件。2、球化退火：使鋼中碳化物呈球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做好組織準(zhǔn)備。

主要用于過(guò)共析鋼的刃具、滾動(dòng)軸承和冷作模具等。球狀珠光體3、擴(kuò)散退火：成分均勻化。4、再結(jié)晶退火：消除加工硬化。5、應(yīng)力退火：消除殘余內(nèi)應(yīng)力，避免工件在使用或隨后的加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或開(kāi)裂。主要用于鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等。二、正火

1、定義是將鋼件加熱到Ac3或Accm以上，保溫一定時(shí)間后，在空氣中冷卻得到細(xì)片狀珠光體組織的熱處理工藝。

正火溫度2、正火目的：與退火基本相同。3、正火后的組織：

<0.6%C時(shí)，組織為F+S；

0.6%C時(shí)，組織為S

。3、正火的特點(diǎn)：其冷卻速度較退火快些，所得到的組織較細(xì)，機(jī)械性能要好；在爐外冷卻，不占用加熱設(shè)備，生產(chǎn)周期比退火短，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，工藝簡(jiǎn)單。

4、應(yīng)用（1）對(duì)于亞共析鋼：主要是細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能；對(duì)力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件，可作為最終熱處理。改善中、低碳鋼的切削性能；

鋼的熱處理與加工硬度（陰影部分為適合切削加工的硬度范圍）（2）過(guò)共析鋼：球化退火前作一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，保證二次滲碳體全部球粒化；為淬火作組織準(zhǔn)備。（3）用于鑄鋼件：可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。（4）用于大型鍛件：可作為最后熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開(kāi)裂傾向。

（5）用于球墨鑄鐵：提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性。用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。第四節(jié)鋼的淬火

一、淬火是將鋼件加熱到Ac1或Ac3以上，保溫一定時(shí)間后，快速冷卻（通常大于臨界冷卻速度Vk），以得到馬氏體（或下貝氏體）組織的熱處理工藝。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。高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪二、淬火工藝1、淬火加熱溫度原則：獲得細(xì)小奧氏體。亞共析鋼：Ac3+30~50℃；對(duì)共析鋼和過(guò)共析鋼：

Ac1+30~50℃。鋼的淬火溫度范圍亞共析鋼淬火組織：0.5%C時(shí)為M；0.5%C時(shí)為M+A’。65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織共析鋼淬火組織：M+A’過(guò)共析鋼淬火組織:

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2、保溫時(shí)間t

電爐加熱1-1.5min/mm；鹽爐加熱45s/mm。

3、淬火冷卻介質(zhì)理想淬火曲線示意圖MsMf水快用于碳鋼，熔鹽的能力在水和油之間,用于分級(jí)淬火和等溫淬火。油慢用于合金鋼。4、淬火方法：1-單液淬火；2-雙液淬火；3-分級(jí)淬火；4-等溫淬火。二、鋼的淬透性和淬硬性1、淬透性（J）1）定義：在規(guī)定條件下，獲得馬氏體的能力。實(shí)際冷卻速度、臨界冷卻速度與馬氏體區(qū)的關(guān)系1、淬透性的測(cè)定常用末端淬火法d2、淬透性的表示方法⑴用淬透性曲線表示用淬硬層深度d（半馬氏體區(qū)深度）與硬度表示，J(HRC/d)。

例、45鋼：J(42/3.3)40Cr：J(46/9.4)

⑵用臨界淬透直徑D0表示用中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。45鋼：D0水=16mm，D0油=8mm；40Cr：D0油=20mm。3）主要影響因素：合金元素↑→使C曲線右移→Vk降低→

淬透性越好。2、淬硬性定義：鋼在規(guī)定條件下進(jìn)行淬火時(shí)能達(dá)到的最高硬度的能力。主要影響因素：含碳量。3、鋼的淬火變形與開(kāi)裂（1）造成的原因：熱應(yīng)力；組織應(yīng)力。（2）減小變形的措施：選淬透性好的鋼；鍛造和球化退火改善碳化物分布；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理：總原則：厚薄均勻和對(duì)稱，避免應(yīng)力集中。①避免尖角和截面突變。②結(jié)構(gòu)要對(duì)稱，必要時(shí)可增加工藝孔。③孔的位置距邊與尖角的距離要適當(dāng)，并應(yīng)避免盲孔。④必要時(shí)可將整體件改成組裝件。⑤采用封閉結(jié)構(gòu)和加筋，熱處理后切開(kāi)或去掉。⑥為了減少零件的變形，熱處理時(shí)可以上夾具。第五節(jié)

回火1）定義：是將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度，保溫后冷卻下來(lái)的一種熱處理工藝。

螺桿表面的淬火裂紋2）回火目的：

(1)是減小或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織;（2）提高鋼的塑性和韌性;（3）使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。（4）高合金鋼常用回火改善切削性能。

3）回火時(shí)組織的變化4）回火時(shí)性能的變化不同含碳量淬火鋼回火時(shí)硬度的變化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，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。5）回火的分類和應(yīng)用

按溫度范圍，回火可分為：低溫回火中溫回火高溫回火

⑴低溫回火

(150-250℃)

主要組織：回火馬氏體

M回=ε（Fe2.4C）+F過(guò)飽和性能：降低殘余應(yīng)力和脆性；保持高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。

應(yīng)用：工具、滾動(dòng)軸承、滲碳工件、表面淬火工件等。

⑵中溫回火(350-500℃)組織：回火屈氏體T回。性能：內(nèi)應(yīng)力基本消除；具有極高的彈性極限和良好的韌性。應(yīng)用：主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具的處理。⑶高溫回火(500-650℃)調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火組織：回火索氏體S回性能：具有較高綜合機(jī)械性能。應(yīng)用：重要零件，如軸類、連桿、高強(qiáng)螺栓。

三、鋼的表面熱處理

1、分類

1）表面淬火：感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱等。

火焰加熱感應(yīng)加熱2）化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮和碳氮共滲等。2、表面淬火1）工藝

軸的感應(yīng)加熱表面淬火通過(guò)快速加熱方法，使鋼件表面達(dá)到臨界溫度（Ac1或Ac3）以上，不等熱量傳到工件內(nèi)層就迅速予以冷卻，只使表面被淬硬為馬氏體，而內(nèi)層仍為塑韌性良好組織的工藝。

2）方法：

感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱等。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0.5-2mm。傳動(dòng)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②中頻感應(yīng)加熱頻率為2500-8000Hz；淬硬層深度2-10mm。各種感應(yīng)器中頻感應(yīng)加熱表面淬火的機(jī)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。火焰加熱表面淬火示意圖火焰加熱表面淬火激光熱處理:①

利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。②效率高，質(zhì)量好。激光表面熱處理3）用鋼中碳鋼和中碳合金鋼。例如：45、40Cr、35CrMo鑄鐵。機(jī)床導(dǎo)軌表面淬火齒輪4）熱處理工藝調(diào)質(zhì)處理（或正火）+表面淬火+低溫回火

5）熱處理后組織表層：M回；心部：S回或F+S?；鼗鹚魇象w索氏體6）性能表層：55HRC，耐磨性好；心部：25~35HRC，綜合性能很好；或10~20HRC，塑韌。感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)淬火機(jī)床7）其它特點(diǎn)生產(chǎn)周期短，幾秒至幾分鐘表層深度：0.5~7mm；耐磨性較好；變形較?。豢蛊谛阅芎?。

7）應(yīng)用耐磨性要求較高、變形要求小、形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大的零件；如齒輪、軸、連桿等。

3、滲碳1）工藝在含碳介質(zhì)中，將鋼加熱到900~950℃，保溫3~9小時(shí)，向低碳鋼制造的工件表面滲入碳原子，使工件表面達(dá)到高碳鋼的含碳量（1.0%）。

滲碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性。經(jīng)滲碳的機(jī)車從動(dòng)齒輪2）方法：固體、氣體滲碳。

真空滲碳爐低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳緩冷后組織：

表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ;心部為F+P;

中間為過(guò)渡區(qū)。3）用鋼低碳鋼和低碳合金鋼。例：20、20Cr、20CrMnTi4）熱處理工藝滲碳+淬火+低溫回火

5）熱處理后組織碳鋼：表層：M回+碳化物；心部：F+P；合金鋼：表層：M回+合金碳化物：心部：低碳M回；6）性能碳鋼表層：58~62HRC，耐磨性高；心部：10~20HRC，塑韌。合金鋼表層60~67HRC，耐磨性很高；心部：50HRC，強(qiáng)韌。6）其它特點(diǎn)生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，3~9小時(shí)；表層深度：0.5~2mm；耐磨性很好；變形較大；抗疲勞性能一般。

7）應(yīng)用耐磨性要求很高、形狀復(fù)雜的零件，如齒輪、軸等。

4、氮化1）工藝在含氮介質(zhì)中，將鋼加熱到500℃左右，保溫幾十小時(shí)，向鋼的表面層滲入氮原子，在其表面形成氮化物層的過(guò)程。井式氣體氮化爐2）方法：最常用的是氣體氮化法。3）用鋼：38CrMoAl。4）熱處理：調(diào)質(zhì)處理+滲氮。5）組織：表層：氮化物，如AlN、CrN、MoN、TiN、VN等；心部：S回。6）性能：表層：65~70HRC，很硬。心部：

25~35HRC，綜合性能很好。

7）特點(diǎn)：時(shí)間很長(zhǎng)，30~50小時(shí)。厚度：0.2~0.5mm。耐磨性最好?？蛊谛阅茏詈?。耐蝕性能最好。變形最小。時(shí)間最長(zhǎng)。

8）應(yīng)用：高速傳動(dòng)的精密齒輪、精密機(jī)床的主軸，如鏜床和磨床。

5、離子氮化

6、滲鋁

7、其它表面處理方法

1）熱噴涂；2）氣相沉積；

3）離子注入；4）化學(xué)鍍。四、熱處理新技術(shù)1、可控氣氛熱處理；2、真空熱處理；3、形變熱處理；4、熱處理生產(chǎn)線。第十節(jié)表面處理新技術(shù)近年來(lái)，金屬材料表面處理新技術(shù)得到了迅速發(fā)展，開(kāi)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)備一、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、涂層的結(jié)構(gòu)熱噴涂層是由無(wú)數(shù)變形粒子相互交錯(cuò)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及噴涂層中顆粒之間主要熱噴涂層組織是通過(guò)鑲嵌、咬合、填塞等機(jī)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。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(jìn)行噴涂的方法。火焰熱噴涂電弧熱噴涂等離子噴涂3、熱噴涂的特點(diǎn)及應(yīng)用⑴工藝靈活：熱噴涂的對(duì)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。⑵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。⑶涂層可控:從幾十m到幾mm⑷生產(chǎn)效率高⑸工件變形?。夯w材料溫度不超過(guò)250℃(冷工藝)渦輪葉片的熱障涂層(熱噴涂層)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(hù)、強(qiáng)化及修復(fù)并滿足特殊功能的需要。熱噴涂二、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(guò)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(guò)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(guò)氣相過(guò)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膜的塑料制品濺射鍍是在真空下通過(guò)輝光放電來(lái)電離氬氣，氬離子在電場(chǎng)作用下加速轟擊陰極，濺射下來(lái)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(jī)磁控濺射鍍Al的塑料制品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(shí)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(jī)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(jiǎn)單、省材料、無(wú)污染；獲得的膜層膜基附著力強(qiáng)、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于機(jī)械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤(rùn)、超導(dǎo)等薄膜。離子鍍產(chǎn)品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?；瘜W(xué)氣相沉積由于化學(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(jī)械制造、航空航天、交通運(yùn)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)三、三束表面改性技術(shù)

三束表面改性技