第六節(jié) 鋼的形變熱處理課件

鋼的表面熱處理

鋼的表面淬火工藝的核心：使零件具有“表硬心韌”的力學(xué)性能。第六節(jié)鋼的形變熱處理表面淬火一、定義：是一種不改變鋼表層化學(xué)成分，但改變表層組織的局部熱處理工藝。二、工藝特征：通過(guò)快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持不變。第六節(jié)鋼的形變熱處理三、表面淬火用鋼:

選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。四、表面淬火加工的方法:1、感應(yīng)加熱(高、中、工頻)表面淬火。

2、火焰加熱表面淬火。

3、激光加熱表面淬火等。第六節(jié)鋼的形變熱處理1.感應(yīng)加熱表面淬火1)感應(yīng)加熱的基本原理:*

感應(yīng)電流---渦流*

集膚效應(yīng)*淬火層深度(δ)與電流頻率(f)的關(guān)系:δ=500/√f（mm）第六節(jié)鋼的形變熱處理集膚效應(yīng)示意圖感應(yīng)加熱表面淬火示意圖rclx_感應(yīng)加熱.mpg第六節(jié)鋼的形變熱處理2)工藝要求:

*表面淬火前，必須對(duì)零件進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，以保證零件有良好的基體。

*表面淬火后，必須對(duì)零件進(jìn)行低溫回火處理，以降低淬火應(yīng)力和脆性。3)生產(chǎn)特點(diǎn):

淬火件的質(zhì)量好，工件變形?。徊灰籽趸懊撎?；淬火層容易控制，生產(chǎn)率高；設(shè)備投資大，不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。第六節(jié)鋼的形變熱處理(1)高頻加熱

常用頻率為（200～300）KHZ，淬硬層深度為（0.5～2.5）mm，適用于中、小型零件，如小模數(shù)齒輪、軸類(lèi)等。

(2)中頻加熱

常用頻率為（2500～8000）HZ，淬硬層深度為（2～10）mm，適用于直徑較大的軸類(lèi)和大、中模數(shù)齒輪以及鋼軌、機(jī)床導(dǎo)軌等。

(3)工頻加熱電流頻率為50HZ，不需要頻設(shè)備，城市用交流電即可，適用于淬硬層深度為（10～20）mm以上的大型工件或用于穿透加熱。如火車(chē)車(chē)輪等的表面淬火。第六節(jié)鋼的形變熱處理優(yōu)缺點(diǎn)：感應(yīng)加熱表面淬火加熱速度快，生產(chǎn)率高，加熱溫度和淬硬層深度容易控制，工件表面氧化和脫碳少，工件變形小，可以使全部淬火過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是設(shè)備較昂貴，形狀復(fù)雜的零件感應(yīng)圈不易制造，且僅適用于大批量生產(chǎn)。適用過(guò)程：調(diào)質(zhì)處理---表面淬火---低溫回火。第六節(jié)鋼的形變熱處理2.火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法火焰加熱.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理2)火焰加熱表面淬火的特點(diǎn):*設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,成本低。*淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。第六節(jié)鋼的形變熱處理3、激光加熱表面淬火

用激光束掃描工件表面，使表面迅速加熱到鋼的臨界點(diǎn)以上，當(dāng)激光束離開(kāi)工件表面時(shí)，由于基體金屬的大量吸熱，使表面獲得急速冷卻，無(wú)需冷卻介質(zhì)。rclx_激光淬火.avi

激光淬火后表層獲得極細(xì)的馬氏體組織，硬度高，耐磨性好。能對(duì)形狀復(fù)雜的工件，如工件的拐角、溝槽、盲孔底部或深孔的側(cè)壁進(jìn)行處理。第六節(jié)鋼的形變熱處理鋼的化學(xué)熱處理

(ChemicalHeatTreatment)一、定義

將零件置于一定的化學(xué)介中,通過(guò)加熱、保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素原子滲入工件表層，以改變鋼表層的化學(xué)成分和組織的熱處理工藝。

第六節(jié)鋼的形變熱處理二、化學(xué)熱處理的基本過(guò)程:2.吸收:

活性原子被零件表面吸收和溶解。3.擴(kuò)散:

活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散,形成一定的擴(kuò)散層。1.分解:

化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕第六節(jié)鋼的形變熱處理三、化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件:1.滲入元素的原子必須是活性原子,而且具有較大的擴(kuò)散能力。2.零件本身具有吸收滲入原子的能力，即對(duì)滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,形成化合物。四、化學(xué)熱處理的種類(lèi):滲碳;滲氮;碳氮共滲;滲硼;滲鋁;滲硫;滲硅;滲鉻等。第六節(jié)鋼的形變熱處理（一）.鋼的滲碳(Carburizeofsteel)1、定義:向鋼的表面滲入碳原子的過(guò)程。2、目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3、用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。4、方法:固體、氣體、液體滲碳。第六節(jié)鋼的形變熱處理1）固體滲碳法示意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱第六節(jié)鋼的形變熱處理2）氣體滲碳.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理

固體滲碳設(shè)備簡(jiǎn)單，適用大小不同的零件，單件小批量生產(chǎn)，在一些中、小型工廠中仍有采用。但其生產(chǎn)率低，勞動(dòng)條件差，質(zhì)量不易控制。目前大量生產(chǎn)中廣泛采用的是氣體滲碳法。滲碳后的鋼件常采用淬火加低溫回火，其目的是使表層具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定強(qiáng)度和較高的韌性。一些承受沖擊的耐磨零件，如軸、齒輪、凸輪、活塞銷(xiāo)等大都進(jìn)行滲碳，但在高溫下工作的耐磨件不宜用滲碳處理。3）滲碳特點(diǎn)及適用范圍第六節(jié)鋼的形變熱處理5、工藝:

加熱溫度為900～950℃;

滲碳時(shí)間一般為3～9小時(shí);6、滲碳后的組織:

1%CP+Fe3CⅡ0.2%C

F+P少表面中心零件PP+F第六節(jié)鋼的形變熱處理20鋼滲碳緩冷組織(化染)580

表層珠光體+網(wǎng)狀滲碳體;中層珠光體;內(nèi)層鐵素體+珠光體第六節(jié)鋼的形變熱處理7、滲碳后的熱處理工藝時(shí)間溫度930℃850℃方案1方案2滲碳淬火加熱第六節(jié)鋼的形變熱處理7、滲碳后的熱處理工藝第六節(jié)鋼的形變熱處理不同鋼種熱處理后的組織低碳M回+FM回+Cm+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種4)常用的鋼種:

15、20、20Cr、20Mn2、

20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。第六節(jié)鋼的形變熱處理20CrMnTi鋼滲碳層組織(化染)320

滲碳體(白色塊狀)+高碳M(蘭色針狀)+殘余A(棕黃色)第六節(jié)鋼的形變熱處理（二）.鋼的滲氮(Nitridationofsteel)1)定義：向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。2)目的：獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。3)用鋼:中碳合金鋼。4)方法：氣體滲氮，離子滲氮，碳氮共滲。氮化.wmv第六節(jié)鋼的形變熱處理優(yōu)缺點(diǎn)：滲氮后不需淬火，因此變形很小。是氮化生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，而且要用合金鋼使鋼種受限制，因此氮化零件的成本較高，它多用于要求耐磨、耐疲勞、耐蝕的工件上，精密機(jī)床的主軸、絲桿、高速精密齒輪、鏜床鏜桿、磨床主軸，汽輪機(jī)的閥門(mén)、閥桿等。

第六節(jié)鋼的形變熱處理5)工藝:加熱溫度500～600℃;

保溫時(shí)間0.3～0.5mm/20～50h。6)熱處理特點(diǎn):

滲氮前需調(diào)質(zhì)處理;

滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織

表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。

心部:S回。8)常用的鋼種:

35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA

(氮化王牌鋼)等。第六節(jié)鋼的形變熱處理38CrMoAl氣體滲氮層組織(化染)650

黃色區(qū):ε(Fe2-3N)+γ’(Fe4N);紅色區(qū):γ’(Fe4N);藍(lán)綠色區(qū):含氮索氏體+脈狀氮化物;綠黃色區(qū):索氏體基體。第六節(jié)鋼的形變熱處理滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)處理后是否需要熱處理處理時(shí)間(h)處理溫度(℃)名稱(chēng)需要3～9900～950滲碳不需要20～50500～600滲氮第六節(jié)鋼的形變熱處理（三）.鋼的碳氮共滲---氰化處理

(Carbonitridingofsteel)1)定義:向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原子的過(guò)程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法:固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中