金屬熱處理講課材料

金屬熱處理講課材料第1頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2

◆鋼的熱處理

以適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)金屬材料或工件進(jìn)行加熱、保溫，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織，從而得到所需性能的工藝方法。

◆熱處理的目的

1、消除毛坯中的缺陷，改善工藝性能，

為切削加工或熱處理做組織和性能上的準(zhǔn)備。

2、提高金屬材料的力學(xué)性能，充分發(fā)揮

材料的潛力，節(jié)約材料延長(zhǎng)零件使用壽命。

第2頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3

◆熱處理的應(yīng)用

熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用。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)中需熱處理的零件達(dá)70-80%。至于模具、滾動(dòng)軸承則要100%經(jīng)過(guò)熱處理總之，重要的零件都要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍苁褂谩?/p>

◆熱處理特點(diǎn)

熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。◆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(qiáng)化。第3頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4◆熱處理的方法（按工藝方法不同劃分）

退火：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等正火淬火回火：低溫回火、中溫回火、高溫回火固溶熱處理固溶熱處理和時(shí)效表面淬火：火焰加熱、感應(yīng)加熱、激光加熱物理氣相沉積化學(xué)氣相沉積等離子化學(xué)氣相沉積滲碳滲氮碳氮共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理第4頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第5頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6【相變點(diǎn)】金屬或合金在加熱或冷卻過(guò)程中，發(fā)生相變的溫度稱為相變點(diǎn)或臨界點(diǎn)。在鐵碳合金狀態(tài)圖中，A1、A3、Acm

是任一碳含量的碳鋼在平衡條件下其固態(tài)組織轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。實(shí)際加熱時(shí)的臨界點(diǎn)標(biāo)注為：

Ac1、Ac3、Accm實(shí)際冷卻時(shí)的臨界點(diǎn)標(biāo)注為：

Ar1、Ar3、Arcm

第一節(jié)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變大多數(shù)零件的熱處理都是先加熱到臨界點(diǎn)以上某一溫度區(qū)間，使其全部或部分得到均勻的奧氏體組織，然后采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)。第6頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【奧氏體化】將共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼分別加熱至A1、A3、Acm線以上時(shí)，都完全轉(zhuǎn)化為單相奧氏體，這種加熱轉(zhuǎn)變稱為奧氏體化。一、奧氏體的形成

(以共析鋼為例)1.奧氏體化的轉(zhuǎn)變

共析鋼在室溫的平衡組織是珠光體，即鐵素體和滲碳體兩相組成的機(jī)械混合物。

共析鋼加熱到A1點(diǎn)（727℃）以上：珠光體→奧氏體轉(zhuǎn)變?在加熱過(guò)程中，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變是由化學(xué)成分和晶格類型都不相同的兩相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N化學(xué)成分和晶格類型的相的過(guò)程。?在轉(zhuǎn)變過(guò)程中必須進(jìn)行滲碳體的溶解和鐵的晶格類型的轉(zhuǎn)變。第7頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四8

①加熱到Ac1時(shí)，A晶核形成；

②A晶核長(zhǎng)大；Fe3C溶解；

③殘余Fe3C溶解；

④A化學(xué)成分的均勻化。

2

奧氏體的形成是通過(guò)奧氏體形核和核長(zhǎng)大過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變可以分為四個(gè)階段：第8頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四9

溫度——溫度越高，原子擴(kuò)散能力越大，加速奧氏體形成。

原始組織——原始組織越細(xì)，相界面越多，提供的奧氏體晶核就愈多，碳原子的擴(kuò)散距離也越短，加速奧氏體形成。

鋼的成分——含碳量增加，F(xiàn)和Fe3C相界面越多，加速奧氏體形成。

加入合金元素后不改變A形成的基本過(guò)程，但會(huì)減緩A的形成速度。3影響奧氏體形成的因素

亞共析鋼和過(guò)共析鋼的奧氏體形成過(guò)程基本上與共析鋼相同，不同之處是在加熱時(shí)有過(guò)剩相出現(xiàn)。第9頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四10

二奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施

◆

生產(chǎn)中常采用以下措施來(lái)控制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。

1）合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間

2）選用含有合金元素的鋼——大多數(shù)合金元素，如Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、等，在鋼材中均可以形成難溶于奧氏體的碳化物，分布在晶粒邊界上，阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。3）

合理選擇鋼的原始組織

◆

奧氏體晶粒細(xì)小，則其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒也較細(xì)小，其性能也較好；反之，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒則粗大，其性能則較差?！?/p>

將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上時(shí)，剛形成的奧氏體晶粒都很細(xì)小。如果繼續(xù)升溫或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，便會(huì)引起奧氏體晶粒長(zhǎng)大。第10頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四11

第二節(jié)鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

一、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

在一定冷卻速度下進(jìn)行冷卻時(shí)，奧氏體要過(guò)冷到A1溫度以下才能完成轉(zhuǎn)變。

在共析溫度以下存在的奧氏體稱為過(guò)冷奧氏體，也稱亞穩(wěn)奧氏體，它有較強(qiáng)的相變趨勢(shì)。

鋼在冷卻時(shí)，可以采取兩種冷卻轉(zhuǎn)變方式：等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。

第11頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四12

【連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變】

工件奧氏體化后以不同冷卻速度連續(xù)冷卻時(shí)過(guò)冷奧氏體發(fā)生的相變。

【等溫轉(zhuǎn)變】

工件奧氏體化后，冷卻到臨界點(diǎn)以下的某一溫度區(qū)間內(nèi)等溫保持時(shí)，過(guò)冷奧氏體發(fā)生的相變。采用不同的冷卻方法，冷卻速度不同，奧氏體在不通過(guò)冷度下轉(zhuǎn)變后的組織和性能不同。（表6-3）

第12頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四13

【高溫轉(zhuǎn)變】

珠光體型轉(zhuǎn)變

共析鋼成分的奧氏體過(guò)冷到A1—550℃之間奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物屬于珠光體型組織。

珠光體(P)

(A1～650℃)

索氏體(S)

(650～

600℃)

屈氏體(托氏體)(T)

(600～

550℃)二、共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能

光學(xué)顯微500×第13頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四14電子顯微1500×索氏體托氏體電子顯微1．5000×第14頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四15

【中溫轉(zhuǎn)變】貝氏體形轉(zhuǎn)變

奧氏體在550℃--230℃保溫轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w型轉(zhuǎn)變，其組織類型為貝氏體組織。分為上貝氏體和下貝氏體。

■貝氏體（B）——含碳過(guò)飽和的F與碳化物的機(jī)械混合物。

①550～350℃—羽毛狀——上貝氏體(B上)

②350℃～Ms——竹葉狀——下貝氏體(B下)

第15頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四16下貝氏體（B下）

上貝氏體（B上）光學(xué)顯微500×第16頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四17【低溫轉(zhuǎn)變】馬氏體型轉(zhuǎn)變

230℃～

－60℃（Ms-Mf）發(fā)生馬氏體型轉(zhuǎn)變，其組織類型為馬氏體組織。分為板條狀和雙凸透鏡狀馬氏體。

■馬氏體(M)——碳在α-Ｆｅ中的過(guò)飽和固溶體。

【特點(diǎn)】單相亞穩(wěn)組織，硬度較高。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。馬氏體中由于溶入過(guò)多的碳原子，使α-Fe晶格發(fā)生畸變，增加其塑性變形抗力，故馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其硬度也越高。

第17頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四18板條狀馬氏體雙凸透鏡狀（針狀）馬氏體

采用等溫轉(zhuǎn)變可以獲得單一的珠光體、索氏體、托氏體、上貝氏體、下貝氏體和馬氏體組織。

而采用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，由于連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物往往不是單一的，根據(jù)冷卻速度的變化，有可能是P＋S、S＋T或T＋M等。第18頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四19

退火與正火是鋼材常用的兩種基本熱處理工藝方法，主要用來(lái)熱處理鋼制毛坯件，為以后切削加工和最終熱處理做組織準(zhǔn)備，因此，退火與正火通常又稱為預(yù)備熱處理。對(duì)一般鑄件、焊件以及性能要求不高的工件來(lái)講，退火和正火也可作為最終熱處理。第三節(jié)退火和正火

退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。

目的是消除鋼材內(nèi)應(yīng)力；降低鋼材硬度，提高鋼材塑性；細(xì)化鋼材組織，均勻鋼材成分，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。

根據(jù)鋼材化學(xué)成分和退火目的不同，退火通常分為：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、擴(kuò)散退火和再結(jié)晶退火等。一、退火第19頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四20

【工藝】

加熱到Ac3以上20~30℃，保溫適當(dāng)時(shí)間，隨爐冷至500℃以下，空冷至室溫。

【目的】細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力。

【組織】P＋F

【用途】主要用于亞共析鋼制作的鑄件、鍛件、焊件等。1、完全退火

是將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火。第20頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四21

【工藝】

把鋼加熱到Ac1線以上20～30℃，保溫一定時(shí)間，隨爐緩慢冷卻。

【目的】

使片狀或網(wǎng)狀滲碳體轉(zhuǎn)變成顆粒球狀（顆粒狀）降低鋼材硬度，改善鋼材切削加工性，并為淬火作組織準(zhǔn)備。

2球化退火

球化退火是使工件中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火，所得到的室溫組織為鐵素體基體上均勻分布著球狀(粒狀)滲碳體，即球狀珠光體組織。

第21頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四22

【組織】

P＋Fe3C（球狀）

【用途】主要用于過(guò)共析鋼和共析鋼制造的刃具、量具、模具等零件。第22頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四233、去應(yīng)力退火

?去應(yīng)力退火是為去除工件塑性形變加工、切削加工或焊接加工過(guò)程中造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。

?

鋼材在去應(yīng)力退火的加熱及冷卻過(guò)程中無(wú)相變發(fā)生。

【工藝】

加熱到Ac1以下的500~650℃，

保溫，緩冷至室溫。

【目的】

消除鑄件、鍛件、焊接件等的

殘余內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸。

【用途】主要用于消除鋼制工件在切削

加工、鑄造、鍛造、熱處理、焊接等過(guò)程

中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力并穩(wěn)定其尺寸。

第23頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四24二、鋼的正火

【工藝】將鋼加熱到Ac3

線以上30～50℃

（亞共析鋼）或Accm線以上30～50℃

（過(guò)共析鋼），保溫后在空氣中冷卻，得到細(xì)珠光體組織（索氏體或托氏體）。

【組織】

亞共析鋼

S＋F

過(guò)共析鋼

S＋Fe3C（粒）【目的】

細(xì)化晶粒，提高鋼材硬度，消除鋼材中的網(wǎng)狀滲碳體，并為淬火、切削加工等后續(xù)工序作組織準(zhǔn)備。第24頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四25【應(yīng)用】

1）對(duì)于含碳量0.3～0.5％的鋼件，用正火代替退火；含碳量低于0.3％的鋼件，采用正火，能提高硬度利于切削。

2）用于普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理；

3）用于過(guò)共析鋼，減少或消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化處理作準(zhǔn)備。

4）用于淬火返修件，消除應(yīng)力，細(xì)化組織，防止重新淬火時(shí)產(chǎn)生變形與開(kāi)裂。第25頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四26

淬火是指工件加熱奧氏體化后以適當(dāng)方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。淬火時(shí)的臨界冷卻速度是指鋼材獲得馬氏體的最低冷卻速度。

馬氏體是碳或合金元素在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體，是單相亞穩(wěn)組織，硬度較高,用符號(hào)M表示。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。馬氏體中由于溶入過(guò)多的碳原子，使α-Fe晶格發(fā)生畸變，增加其塑性變形抗力，故馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其硬度也越高。第四節(jié)

淬火

一、淬火的目的淬火的目的主要是使鋼件得到馬氏體(或貝氏體)組織，提高鋼件的硬度和強(qiáng)度，與回火工藝合理配合，更好地發(fā)揮鋼材的性能潛力。第26頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四271．淬火加熱溫度

亞共析鋼淬火加熱溫度為Ac3線以上30℃～50℃。

共析鋼和過(guò)共析鋼淬火加熱溫度為Ac1線以上30℃～50℃。

2．淬火介質(zhì)

常用的淬火冷卻介質(zhì)有油、水、鹽水、堿水等。

二、淬火加熱溫度與淬火介質(zhì)

?

一般過(guò)共析鋼，淬火前需要正火或球化退火，消除網(wǎng)狀滲碳體。第27頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四28三、淬火方法

(1)單液淬火——是將已奧氏體化的鋼件在一種淬火介質(zhì)中冷卻的方法。

例如，低碳鋼和中碳鋼在水中淬火，

合金鋼在油中淬火等。

操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、機(jī)械化。

主要應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的鋼件。

第28頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四29

(2)雙液淬火是將工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的方法。

例如，先在水中冷卻后在油中冷卻的雙液淬火。

即可淬硬又可避免開(kāi)裂和變形，但操作困難。

主要適用于中等復(fù)雜形狀的高碳鋼工件和較大尺寸的合金鋼工件。

第29頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四30(3)馬氏體分級(jí)淬火

——將工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高于或稍低于Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時(shí)間，在工件整體達(dá)到冷卻介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體組織的淬火方法。

馬氏體分級(jí)淬火能夠減小工件中的熱應(yīng)力，并緩和相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力，減少淬火變形。

適用于尺寸比較小、形狀復(fù)雜的工件的淬火。第30頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四31(4)貝氏體等溫淬火

——工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火。淬火后淬火應(yīng)力與變形小，工件具有較高的韌性、塑性和耐磨性。可用來(lái)處理各種中碳鋼、高碳鋼和合金鋼制造的小型復(fù)雜工件。第31頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

1.淬透性

——鋼在規(guī)定淬火條件下，可以達(dá)到的淬硬層深度。

淬透性是鋼材的一種屬性，是指鋼淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。

影響因素：鋼的成分；過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，即Vk，臨界冷卻速度越低，鋼的淬透性越好。

淬透性好的鋼在淬火冷卻時(shí)可采用比較緩和的淬火冷卻介質(zhì)，減小工件淬火變形及開(kāi)裂的傾向。

不同化學(xué)成分的鋼淬火后所得馬氏體組織的硬度值是不同的。

2.淬硬性

——鋼在正常淬火條件下，淬火形成的馬氏體所能達(dá)到的最高硬度。

淬硬性取決于馬氏體的含碳量，含碳量越高，碳的過(guò)飽和度就越大，硬度越高。二、淬硬性和淬透性

第32頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四33

第五節(jié)

回火

【回火】是指工件淬硬后，加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。

【目的】

①降低材料的脆性、消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織。

②調(diào)整性能以獲得較好的強(qiáng)度和韌性配合。

③穩(wěn)定工件尺寸。

【特點(diǎn)】

淬火鋼隨著回火溫度的升高，硬度、強(qiáng)度下降，塑性韌性升高。

第33頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四34一鋼在回火時(shí)的組織和性能的變化

1T≤

200℃→馬氏體分解

①T=0～80℃

→淬火鋼沒(méi)有明顯的組織轉(zhuǎn)變

②T=80～200℃

→馬氏體分解階段

【回火馬氏體】過(guò)飽和度較低的馬氏體和

極細(xì)微碳化物的混和組織（M′）。

第34頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四35

2

T=200～300℃→殘余奧氏體分解?分解為α相和碳化物的混合組織，即形成下貝氏體（B下）。3

T=250～400℃

→碳化物轉(zhuǎn)變【回火托氏體】鐵素體基體內(nèi)分布著細(xì)小粒狀（或片狀）滲碳體組織（T′）。?此階段淬火應(yīng)力基本消除，硬度有所下降，塑性、韌性得到提高。第35頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四36

4）T≥400℃→碳化物的聚集長(zhǎng)大；鐵素體的再結(jié)晶

【回火索氏體】

鐵素體基體上分布著粒狀碳化物（S′）。?此階段淬火應(yīng)力和晶格畸變完全消除。第36頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四37二、回火方法及其應(yīng)用

1.低溫回火

?低溫回火溫度范圍是在250℃以下。

?

經(jīng)低溫回火后組織為回火馬氏體（M′）。

?

低溫回火后硬度一般為58～62HRC。

?

主要用于高碳鋼、合金工具鋼制造的刃具、量具、冷作模具、滾動(dòng)軸承及滲碳件、表面淬火件等。

2.中溫回火

?中溫回火溫度范圍是在250℃～450℃。

?淬火鋼經(jīng)中溫回火后組織為回火托氏體（T′），

?中溫回火后硬度一般為35～50HRC。

?主要用于處理彈性元件，如各種卷簧、板簧、彈簧鋼絲等。

第37頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四383.高溫回火

?高溫回火溫度范圍是在500℃以上。

?

淬火鋼經(jīng)高溫回火后組織為回火索氏體（S′）。

?回火后硬度一般為200～330HBW。

?

鋼件淬火加高溫回火的復(fù)合熱處理工藝又稱為調(diào)質(zhì)處理，它主要用于處理軸類、連桿、螺栓、齒輪等工件。

◆調(diào)質(zhì)處理一般作為最終熱處理，但由于調(diào)質(zhì)處理后鋼的硬度不高，便于切削加工，并能得到較好的表面質(zhì)量，故也作為表面淬火和化學(xué)熱處理的預(yù)備熱處理。一般說(shuō)來(lái)，回火鋼的性能只與加熱溫度有關(guān)，而與冷卻速度無(wú)關(guān)。第38頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四39§6-6鋼的表面熱處理和化學(xué)熱處理

一、鋼的表面熱處理

為改變鋼的表層組織和性能，僅對(duì)其表層進(jìn)行的熱處理工藝。

■表面淬火

【目的】

使工件表面獲得高硬度和耐磨性，而心部保持較好的塑性、韌性，以提高其在扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變載荷或在摩擦、沖劑、接觸應(yīng)力大等工作條件下的使用壽命。

【基本原理】通過(guò)快速加熱使鋼表層奧氏體化，且不等熱量傳遞至心部，立即淬火冷卻，結(jié)果使表層獲得硬而耐磨的馬氏體組織，心部則保持原有的組織狀態(tài)?！颈砻娲慊鸱椒ā堪醇訜岱椒ǖ牟煌砻娲慊鸱椒ㄖ饕校焊袘?yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱表面淬火及電解液加熱表面淬火等。第39頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四40（一）感應(yīng)加熱表面淬火

利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表層、局部或表面加熱并進(jìn)行快速冷卻的淬火工藝。

1基本原理

依靠感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，可以使工件表層在幾秒鐘內(nèi)快速加熱到淬火溫度，然后迅速噴水冷卻，以淬硬工件表面層。

第40頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四412特點(diǎn)

加熱時(shí)間短，工件基本無(wú)氧化和脫碳現(xiàn)象，變形??；奧氏體晶粒細(xì)小，淬火后可以獲得細(xì)小馬氏體組織，提高工件的疲勞強(qiáng)度。

加熱速度快，熱效率高，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于大批量生產(chǎn)。

感應(yīng)加熱設(shè)備投資大，維修調(diào)試比較困難。3應(yīng)用用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的中型工件。4分類

第41頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四42

感應(yīng)加熱表面淬火零件的工藝路線一般是：

毛坯鍛造（或軋材下料）→退火或正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→感應(yīng)加熱表面淬火→低溫回火→磨削加工。

淬火時(shí)工件表面加熱深度主要取決于電流頻率。

感應(yīng)加熱表面淬火后，需要進(jìn)行低溫回火?；鼗饻囟缺绕胀ɑ鼗饻囟壬缘停越档痛慊饝?yīng)力。(二)

火焰加熱表面淬火

1原理

利用氧—乙炔或者其他可燃?xì)怏w燃燒的火焰對(duì)工件表面加熱，隨之快速冷卻的淬火工藝。第42頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四43

2工藝特點(diǎn)

①淬硬層深度一般為2～6mm。

②操作簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備，成本低。

③生產(chǎn)率低，工件表面容易過(guò)熱，質(zhì)量較難控制。

3用途

主要用于單件或小批量

生產(chǎn)的中碳鋼及中碳合金鋼

工件，如各種齒輪、軸、軋

輥等。第43頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四44

將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫、使一種或幾種元素滲入到它的表面，以改變其化學(xué)成分、組織和性能。

化學(xué)熱處理由分解、吸收和擴(kuò)散三個(gè)基本過(guò)程所組成。

1）滲入介質(zhì)在高溫下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分解，形成滲入元素的活性原子；

2）滲入元素的活性原子被鋼件的表面吸附，進(jìn)入晶格內(nèi)形成固溶體或形成化合物；

3）被吸附的滲入原子由鋼件的表層逐漸向內(nèi)擴(kuò)散，形成一定深度的擴(kuò)散層。

常用化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲硅

二、鋼的化學(xué)熱處理第44頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四45

為提高工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并在其中形成一定的碳含量梯度，將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳。滲碳所用鋼種一般是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%～0.25%的低碳鋼和低合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi等鋼。

經(jīng)滲碳后的工件，都要進(jìn)行淬火和低溫回火，使工件表面獲得高硬度(56～64HRC)、高耐磨性和高疲勞強(qiáng)度，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的韌性。

滲碳被廣泛應(yīng)用于要求表面硬而心部韌的工件上，如齒輪、凸輪軸、活塞銷。

（一）滲碳第45頁(yè)，共50頁(yè)，2023年，2月20日，星期四46

根據(jù)滲碳時(shí)介質(zhì)的物理狀態(tài)不同，滲碳可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳，其中氣體滲碳應(yīng)用最廣泛。

【氣體滲碳工藝】

采用液體或氣體碳?xì)浠衔镒鳛闈B碳劑，如：煤油、甲苯或含碳的氣體。

滲碳溫度T=900~950℃。

保溫時(shí)間—取決于要求的滲碳層深度，從幾小時(shí)到十幾小時(shí)不等。

零件表面含碳量Wc=0.8~1.1%

滲層深度：0.5~2mm

滲碳零件的加工工藝路線一般如下：

毛坯鍛造（或軋材下料）→正火→粗加