第五章 鋼的熱處理及表面處理技術(shù)

第五章鋼的熱處理及表面處理技術(shù)2023/5/41第1頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三本章重點(diǎn)：1.鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變2.C曲線(xiàn)及CCT曲線(xiàn)3.各種熱處理工藝和應(yīng)用2023/5/42第2頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)概述改善鋼材性能的主要辦法:1.合金化2.鋼的熱處理熱處理分類(lèi)：退火普通熱處理正火淬火回火化學(xué)熱處理滲C滲NC、N共滲表面熱處理表面淬火感應(yīng)加熱火焰加熱2023/5/43第3頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：T8,在780℃保溫，一個(gè)水冷62HRC,另一個(gè)爐冷200HB≈15HRC。水冷馬氏體，爐冷珠光體。2023/5/44第4頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、轉(zhuǎn)變溫度二、奧氏體的形成過(guò)程（以共析鋼為例）三、奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及影響因素四、加熱時(shí)常見(jiàn)的缺陷2023/5/45第5頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、轉(zhuǎn)變溫度滯后現(xiàn)象原：A1、A3、Acm加熱：Ac1、Ac3、Accm冷卻：Ar1、Ar3、Arcm鋼的相圖2023/5/46第6頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Ac3AccmAc1Ar1Ar3Arcm2023/5/47第7頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、奧氏體的形成過(guò)程（以共析鋼為例）4.奧氏體成分的均勻化2.奧氏體長(zhǎng)大3.殘余滲碳體的溶解1.奧氏體形核亞共析鋼奧氏體化過(guò)程過(guò)共析鋼奧氏體化過(guò)程2023/5/48第8頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及影響因素1.奧氏體的晶粒度1）起始晶粒度2）實(shí)際晶粒度3）本質(zhì)晶粒度2.影響奧氏體晶粒度的因素(1)加熱溫度和保溫時(shí)間↑→晶粒尺寸↑(2)C%↑→晶粒尺寸↑合金碳化物↑→晶粒尺寸↓2023/5/49第9頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.奧氏體晶粒度:

1)起始晶粒度:珠光體剛剛轉(zhuǎn)變成奧氏體的晶粒大小。2)實(shí)際晶粒度:熱處理后所獲得的奧氏體晶粒的大小。3)本質(zhì)晶粒度:度量鋼本身晶粒在930℃以下,隨溫度升高,晶粒長(zhǎng)大的程度。2023/5/410第10頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、加熱時(shí)常見(jiàn)的缺陷過(guò)熱：晶粒粗大，可以消除(完全退火或等溫退火或正火)過(guò)燒：晶界局部熔化，無(wú)法消除氧化脫碳鹽浴爐可控氣氛保護(hù)真空熱處理2023/5/411第11頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變冷卻方式一、共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變2023/5/412第12頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)冷A體：在臨界溫度（727℃）以下，230℃以上存在的A體2.過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)（C曲線(xiàn)）的分析3.碳鋼C曲線(xiàn)對(duì)比4.過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能1.過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)（C曲線(xiàn)）的建立工程材料CAI2023/5/413第13頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/414第14頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三01時(shí)T/℃M+ARA1100200300400500600700800-100100101010102345AMsMf過(guò)冷AA→MA→B下A→S轉(zhuǎn)變開(kāi)始轉(zhuǎn)變結(jié)束A→B上A→TA→PMB下B上TSP5~25HRC25~35HRC35~40HRC40~50HRC50~60HRC60~65HRC2023/5/415第15頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能1）珠光體轉(zhuǎn)變擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變：鐵、碳原子擴(kuò)散、晶格重組高溫轉(zhuǎn)變：A1～550℃珠光體：A1～650℃

索氏體：650～600℃托氏體：600～550℃轉(zhuǎn)變產(chǎn)物2023/5/416第16頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/417第17頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三P型組織——F+層片狀Fe3C層片間距：P>S>T珠光體P，3800×索氏體S8000×托氏體T8000×2023/5/418第18頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三表1過(guò)冷奧氏體高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成溫度和性能組織名稱(chēng)表示符號(hào)形成溫度范圍/℃硬度片間距/nm能分辨片層的放大倍數(shù)珠光體PA1～650＜25HRC150～450＜500×索氏體S650～60025～35HRC80～150＞1000×托氏體T600～55035～40HRC30～80＞2000×同一成分的鋼，組織為片狀珠光體時(shí)強(qiáng)度、硬度比粒狀珠光體的高，但塑性、韌性低，為改善工具鋼的切削性能，常用球化退火來(lái)得到粒狀珠光體組織，降低鋼的硬度。珠光體的片層間距越小，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。2023/5/419第19頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2）貝氏體轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變：550℃～Ｍｓ點(diǎn)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：半擴(kuò)散型，鐵原子不擴(kuò)散，碳原子有一定的擴(kuò)散能力轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：貝氏體，即Fe3C分布在含過(guò)飽和碳的鐵素體上的兩相混合物上貝氏體：550～350℃，呈羽毛狀下貝氏體：350℃～Ｍｓ點(diǎn)，呈針狀2023/5/420第20頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三光學(xué)顯微照片1300×電子顯微照片5000×45鋼，B上+B下，×400

上貝氏體中的Fe3C分布于鐵素體條之間，分割了基體的連續(xù)性，易脆斷，故上貝氏體的強(qiáng)度和韌性較低

上貝氏體的形成過(guò)程2023/5/421第21頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

下貝氏體形成溫度較低，鐵素體針細(xì)小、無(wú)方向性，且碳化物分布均勻，彌散度大，故下貝氏體有良好的強(qiáng)度和韌性配合，是一種有應(yīng)用價(jià)值的組織貝氏體轉(zhuǎn)變F針內(nèi)定向分布著細(xì)小Fe2.4C顆粒電子顯微照片12000×T8鋼，B下，黑色針狀光學(xué)顯微照片×400

2023/5/422第22頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）馬氏體轉(zhuǎn)變

馬氏體(Ｍ)：C在α－Fe中的過(guò)飽和固溶體。

轉(zhuǎn)變特點(diǎn)

馬氏體的組織類(lèi)型

馬氏體性能2023/5/423第23頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三Fe-1.8C，冷至-60℃M體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：①無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變②降溫形成:連續(xù)冷卻完成③瞬時(shí)性④轉(zhuǎn)變的不完全性冷處理：P42M形成時(shí)體積↑，造成很大內(nèi)應(yīng)力。Fe-1.8C，冷至-100℃2023/5/424第24頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1)無(wú)擴(kuò)散 Fe和C原子都不進(jìn)行擴(kuò)散，M是C過(guò)飽和的體心立方的F體，固溶強(qiáng)化顯著。2023/5/425第25頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2)降溫形成

M的形成速度很快，只有溫度↓才發(fā)生轉(zhuǎn)變2023/5/426第26頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3)瞬時(shí)性

M的形成速度很快，溫度↓則轉(zhuǎn)變量迅速↑2023/5/427第27頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4)轉(zhuǎn)變不徹底M轉(zhuǎn)變總要?dú)埩羯倭緼，稱(chēng)為殘余A體，記為AR；過(guò)冷A中的C%↑則Ms、Mf

↓，AR含量↑2023/5/428第28頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三A體的C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)M體轉(zhuǎn)變溫度的影響

2023/5/429第29頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/430第30頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三當(dāng)奧氏體含碳量小于0.25％時(shí)得到全部板條馬氏體組織，呈扁擔(dān)狀，亞結(jié)構(gòu)以位錯(cuò)為主，有較高的強(qiáng)度和韌性，具有良好的綜合機(jī)械性能。馬氏體的組織類(lèi)型

馬氏體的組織形態(tài)主要取決于過(guò)冷奧氏體的含碳量

當(dāng)奧氏體的含碳量大于1.0％時(shí)，得到全部片狀馬氏體，呈雙凸透鏡狀，亞結(jié)構(gòu)以攣晶為主，硬度和強(qiáng)度高，但塑性和韌性很低2023/5/431第31頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三馬氏體的組織類(lèi)型板條M,平行的細(xì)板條束組成片狀M（凸透鏡狀）2023/5/432第32頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三C%↑→M硬度↑，片狀M硬度高，塑韌性差。板條M強(qiáng)度高，塑韌性較好2023/5/433第33頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、共析鋼過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變PST+MM+ART退火正火油淬水淬轉(zhuǎn)變終止線(xiàn)共析碳鋼連續(xù)冷卻無(wú)B體2023/5/434第34頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三亞共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變爐冷→F+P空冷→F(少量)+S油冷→T+M+AR

水冷→M+AR過(guò)共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變爐冷→P+Fe3CⅡ空冷→S+Fe3C

（少量）油冷→T+M+AR水冷→M+AR+Fe3C2023/5/435第35頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)鋼的熱處理一、鋼的退火與正火二、鋼的淬火三、鋼的淬透性四、鋼的回火2023/5/436第36頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、鋼的退火與正火冷卻方式冷卻速度組織退火：爐冷慢平衡組織正火：空冷快非平衡組織強(qiáng)度、硬度塑性、韌性退火低高正火高更高2023/5/437第37頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三降低或提高硬度，便于進(jìn)行切削加工消除殘余應(yīng)力細(xì)化晶粒，改善組織以提高鋼的力學(xué)性能為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備退火與正火的目的球化退火工程材料CAI確定下列鋼件退火方法，并指出退火目的及退火后的組織

(1)經(jīng)冷軋后的15鋼鋼板，要求降低硬度；(2)ZG270一500的鑄造齒輪；(3)鍛造過(guò)熱的60鋼鍛坯；(4)具有片狀滲碳體的T12鋼坯。2023/5/438第38頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三指出下列鋼件進(jìn)行正火的主要目的和正火后的組織(1)20鋼齒輪；(2)綜合力學(xué)性能要求不高的45鋼小軸(3)T12鋼手工銼刀毛坯。

2023/5/439第39頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、鋼的淬火三、鋼的淬透性見(jiàn)教材P132（一）鋼的淬透性與淬硬性的概念（二）影響淬透性的因素(三）淬透性的測(cè)定工程材料CAI淬火種類(lèi)冷卻方式淬火種類(lèi)比較2023/5/440第40頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）鋼的淬透性與淬硬性的概念淬透性：鋼在淬火時(shí)能夠獲得M體的能力，它是鋼材本身固有的屬性，主要取決于M體的臨界冷卻速度通常用淬透層深度來(lái)表示（在相同的加熱條件下）淬透層深度：從工件表面到半M體區(qū)的深度淬硬性：鋼在淬火后能夠達(dá)到的最高硬度，它取決于M體的含碳量。淬透性好的鋼其淬硬性不一定高。2023/5/441第41頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三淬硬性與淬透性之間的關(guān)系:淬透性淬硬性鋼種小低碳素結(jié)構(gòu)鋼(20)小高碳素工具鋼(T12A)大低低碳合金結(jié)構(gòu)鋼(20Cr2Ni4A)大高高碳高合金工具鋼(W18Cr4V)2023/5/442第42頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/443第43頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三淬火方法冷卻方式特點(diǎn)和應(yīng)用單液淬火將A化后的工件放入一種淬火冷卻介質(zhì)中一直冷卻到室溫。操作簡(jiǎn)單，已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，適用于形狀簡(jiǎn)單的工件雙液淬火將A化后的工件在水中冷卻到接近Ms點(diǎn)時(shí)，立即取出放入油中冷卻防止低溫M轉(zhuǎn)變時(shí)工件發(fā)生裂紋，常用于形狀復(fù)雜的合金鋼分級(jí)淬火將A化后的工件放入溫度稍高于Ms點(diǎn)的鹽浴中，使工件各部分與鹽浴的溫度一致后，取出空冷完成M轉(zhuǎn)變大大減小熱應(yīng)力、變形和開(kāi)裂，但鹽浴的冷卻能力較小，故只適用于截面尺寸小于10mm的工件。如刀具、量具等等溫淬火將A化的工件放入溫度稍高于Ms點(diǎn)的鹽浴中等溫保溫，使過(guò)冷A轉(zhuǎn)變?yōu)锽下組織后，取出空冷它常用來(lái)處理形狀復(fù)雜、尺寸要求精確、強(qiáng)韌性高的工具、模具和彈簧等局部淬火對(duì)工件局部要求硬化的部位進(jìn)行加熱淬火冷處理將淬火冷卻到室溫的鋼繼續(xù)冷卻到-70-～-80℃，使殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)镸，然后低溫回火，消除應(yīng)力，穩(wěn)定新生M組織提高硬度、耐磨性、穩(wěn)定尺寸，適用于一些高精度的工件，如精密量具、精密絲杠、精密軸承2023/5/444第44頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）影響淬透性(C曲線(xiàn))的因素（P114）1.含碳量(奧氏體的含碳量)亞共析鋼，隨著含碳量↑，奧氏體的穩(wěn)定性增大，則Ｃ曲線(xiàn)→，淬透性↑過(guò)共析鋼，隨著含碳量增加，奧氏體的穩(wěn)定性降低，Ｃ曲線(xiàn)左移，淬透性降低共析鋼的過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定2.合金元素除Co外，絕大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，都使Ｃ曲線(xiàn)→，形狀也可能會(huì)發(fā)生改變，使淬透性↑2023/5/445第45頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.加熱溫度和保溫時(shí)間

T↑和t↑，則Ｃ曲線(xiàn)→，鋼的淬透性↑4.鋼中未溶第二相未溶第二相越多，則C曲線(xiàn)←，淬透性↓總結(jié)：A體晶粒越粗大，則晶界越少，形核幾率越小，則A體越穩(wěn)定，C曲線(xiàn)右移。淬透性越好2023/5/446第46頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、鋼的淬透性（三）淬透性的測(cè)定2023/5/447第47頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/448第48頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/449第49頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、鋼的回火（P127）1．概念(Conception)

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。

2.目的(purpose)（1）穩(wěn)定工件組織、性能和尺寸（2）減小或消除殘余應(yīng)力，防止工件的變形和開(kāi)裂（3）降低工件的強(qiáng)度、硬度，提高其塑性和韌性，以滿(mǎn)足不同工件的性能要求2023/5/450第50頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（1）馬氏體分解(100～200℃)

這一階段轉(zhuǎn)變完成后,鋼的組織由有一定過(guò)飽和度的Ｆ體固溶體和與其有共格關(guān)系的ε碳化物所組成，這種組織稱(chēng)為回火馬氏體（M回）。如圖a所示。

A殘

M回

2023/5/451第51頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）馬氏體分解完成和碳化物的轉(zhuǎn)變（300～400℃）

這一階段轉(zhuǎn)變完成后,鋼的組織由飽和的針狀F體和極細(xì)小粒狀的滲碳體組成，這種組織稱(chēng)為回火托氏體（T回），如圖b所示。（2）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)?00～300℃之間,鋼中的殘余奧氏體部分發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，而此時(shí)鋼中的主要組織仍然是回火馬氏體。2023/5/452第52頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三回火托氏體

2023/5/453第53頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/454第54頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（4）F體的回復(fù)、再結(jié)晶和碳化物的聚集長(zhǎng)大（＞400℃）

這一階段轉(zhuǎn)變完成后,鋼的組織由等軸的F體和細(xì)小的粒狀滲碳體組成，稱(chēng)為回火索氏體（S回），如圖c所示。

2023/5/455第55頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/456第56頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/457第57頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4、淬火鋼在回火時(shí)的性能變化碳鋼的硬度與回火溫度的關(guān)系2023/5/458第58頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三鋼的沖擊韌度與回火溫度的關(guān)系2023/5/459第59頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2023/5/460第60頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5．回火種類(lèi)、組織、性能及應(yīng)用（1）低溫回火(150～250℃)組織：M回+AR性能特點(diǎn)：部分降低了鋼中殘余應(yīng)力和脆性，而保持鋼在淬火后所得到的高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，58～65HRC應(yīng)用：要求硬度高耐磨性好的工具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳工件以及表面淬火工件等。

2023/5/461第61頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）中溫回火(350～500℃)組織：T回性能特點(diǎn)：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：要求彈性極好的彈簧零件、發(fā)條及熱鍛模具，35～45HRC彈簧熱處理對(duì)比2023/5/462第62頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）高溫回火(500～650℃)調(diào)質(zhì)處理：淬火與高溫回火相結(jié)合的工藝組織：S回性能特點(diǎn)：內(nèi)應(yīng)力基本消除，強(qiáng)度和硬度降低，塑性和韌性提高，具有較高的綜合力學(xué)性能，25～35HRC應(yīng)用：要求綜合力學(xué)性能好的中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼制造的各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、螺栓以及軸類(lèi)等。6.自身淬火回火法2023/5/463第63頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7.回火脆性概念：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)脆性顯著增大的現(xiàn)象低溫回火脆性：250～350℃，第一類(lèi)，不可逆高溫回火脆性：450～650℃，第二類(lèi)，可逆W、Mo消除高回脆2023/5/464第64頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例題銼刀要求硬度為60～63HRC，通常采用T12鋼制造，試制訂正確的熱處理工藝，并注明工藝名稱(chēng)、加熱溫度、冷卻方式以及熱處理各階段所獲得的組織。（Ac1=730℃,Accm=830℃）分析方法：1.材料特點(diǎn)2.工件性能要求3.制訂熱處理工藝2023/5/465第65頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三熱處理工藝如下：

1.預(yù)備熱處理：球化退火

加熱溫度：750～770℃

冷卻方式：爐冷至550℃以下出爐空冷

組織：球狀P體+球狀Fe3C

2.最終熱處理：淬火+低溫回火

淬火加熱溫度：760～780℃

冷卻方式：水冷

組織：Ｍ淬+Fe3C粒狀+AR（少量）

回火溫度：180±10℃

組織：Ｍ回+Fe3C粒狀+AR（少量）2023/5/466第66頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

第七、八節(jié)鋼的表面熱處理

一、

鋼的表面淬火表面淬火是將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織的熱處理方法。感應(yīng)加熱表面淬火火焰表面淬火激光表面淬火工藝特點(diǎn)及應(yīng)用一、鋼的表面淬火二、鋼的化學(xué)熱處理2023/5/467第67頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

二、鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的一種或幾種元素原子滲入工件表面，以改變鋼件表層化學(xué)成分和組織，進(jìn)而達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿(mǎn)足技術(shù)要求的熱處理工藝。

基本過(guò)程：①化學(xué)介質(zhì)的分解；②活性原子被鋼件表面吸收和溶解；③原子由表面向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定的擴(kuò)散層。1.滲碳2.滲氮（俗稱(chēng)氮化）3.碳氮共滲（俗稱(chēng)為氰化）2023/5/468第68頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

1．鋼的滲碳

將鋼件放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱(chēng)為滲碳。目的：通過(guò)滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，而心部具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性配合。

（1）滲碳方法滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。工藝特點(diǎn)及應(yīng)用2023/5/469第69頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2．鋼的滲氮（俗稱(chēng)氮化）在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝稱(chēng)為滲氮。目的：提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。常用的滲氮方法有：（1）氣體滲氮（氮化）、離子滲氮（2）氮碳共滲（軟氮化，低溫氰化）（3）碳氮共滲（中溫氰化）等。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣體滲氮。2023/5/470第70頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三工藝特點(diǎn)及應(yīng)用滲氮

與滲碳相比，滲氮溫度低且滲氮后不再進(jìn)行熱處理，所以工件變形小。試確定下列零件的熱處理方法，(均用鍛件，且鋼材淬透性足夠)。

(1)某機(jī)器變速箱齒輪(模數(shù)m＝4)要求齒面耐磨，心部強(qiáng)度和韌性要求不高，材料選用45鋼；(2)某發(fā)動(dòng)機(jī)上的活塞銷(xiāo)，心部要求良好的韌性，表面要求高的耐磨性，材料選用20鋼；(3)某機(jī)床主軸，要求有良好的綜合力學(xué)性能，軸頸部分要求耐磨(50-55HRC)，材料選用45鋼；(4)鏜床鏜桿，在重載下工作。精度要求極高，并在滑動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合力學(xué)性能，材料選用38CrMoAlA鋼。2023/5/471第71頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.完全退火是將工件加熱到Accm以上30～50℃，保溫一定的時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻的一種熱處理工藝。2.馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的位置主要與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，而與冷卻速度無(wú)關(guān)。3.臨界冷卻速度是指過(guò)冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的最快的冷卻速度。4.低碳鋼和某些低碳合金鋼，經(jīng)正火后能適當(dāng)提高硬度，改善切削加工。5.去應(yīng)力退火是將工件加熱到Ac3線(xiàn)以上，保溫后緩慢地冷卻下來(lái)地?zé)崽幚砉に嚒?.淬透層深的鋼淬透性好。7.除鈷之外，其它合金元素溶入奧氏體后，均能增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線(xiàn)左移。2023/5/472第72頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.同一種鋼材在相同的加熱條件下，其淬透性為（）A.水淬比油淬的淬透性好；B.小件比大件的淬透性好；C.同種材料淬透性相同。2.

下列材料中，淬硬性高的是（）A.9SiCrB.45C.12Cr2Ni4WA8.馬氏體硬度主要取決于馬氏體中的合金含量。9.鋼的熱處理后的最終性能，主要取決于該鋼的化學(xué)成分。10.鋼的熱處理是通過(guò)加熱，保溫和冷卻，以改變鋼的形狀，尺寸，從而改善鋼的性能的一種工藝方法。11.過(guò)共析鋼完全退火后能消除網(wǎng)狀滲碳體。12.馬氏體轉(zhuǎn)變的Ms和Mf溫度線(xiàn)，隨奧氏體含碳量增加而上升。2023/5/473第73頁(yè)，共80頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、直徑為10ｍｍ的45鋼和T12鋼試樣在不同熱處理?xiàng)l件下得到的硬度如表所示，請(qǐng)分析說(shuō)明：（1）不同熱處理?xiàng)l件下的顯微組織（填入表1的顯微組織欄中）；（2）冷