第四章鋼的熱處理3

第四節(jié)鋼的表面淬火與化學熱處理表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，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。一、鋼的表面淬火表面淬火目的：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。1、表面淬火用材料⑴0.4-0.5%C的中碳鋼。含碳量過高，心部韌性下降；含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。⑵鑄鐵。提高其表面耐磨性。機床導軌2、預備熱處理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備；②獲得最終心部組織。

感應加熱表面淬火3、表面淬火后的回火采用低溫回火，溫度不高于200℃。回火目的：降低內(nèi)應力，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：M回心部組織：

S回

(調(diào)質(zhì))

或F+S(正火)。感應加熱表面淬火示意圖感應加熱表面淬火機床5、表面淬火常用加熱方法⑴感應加熱：利用交變電流在工件表面感應巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。感應加熱分為：①高頻感應加熱頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm傳動軸連續(xù)淬火感應器感應加熱表面淬火齒輪的截面圖②中頻感應加熱頻率為2500-8000Hz淬硬層深度2-10mm齒圈淬火機床各種感應器③工頻感應加熱頻率為50Hz淬硬層深度10-15mm各種感應器感應穿透加熱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。二、鋼的化學熱處理化學熱處理是指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成分和組織，進而改變其性能的熱處理工藝。與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。化學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（一）化學熱處理的基本過程

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（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、滲碳用鋼為含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。井式氣體滲碳爐氣體滲碳法示意圖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。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。4、滲碳溫度

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。滲碳緩冷后的組織:

表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ；心部為F+P；中間為過渡區(qū)。5、滲碳后的熱處理淬火+低溫回火?；鼗饻囟葹?60-180℃。淬火方法有：⑴預冷淬火法滲碳后預冷到略高于Ar1溫度直接淬火。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（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：500-570℃。氮化層厚度不超過0.6-0.7mm。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4、氮化的特點及應用⑴氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。⑵疲勞強度高。由于表面存在壓應力。氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度⑶工件變形小。原因是氮