工程材料-過(guò)控-3-鋼的熱處理和表面改性

1、,工程材料,海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 賈 非,Dalian University of Technology,第3章 鋼的熱處理和表面改性,22:55,主 要 內(nèi) 容,鋼在熱處理時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼的熱處理工藝對(duì)組織和性能的影響 鋼的退火和正火 鋼的淬火 鋼的回火 鋼的表面處理強(qiáng)化 鋼的表面熱處理強(qiáng)化 鋼的化學(xué)熱處理強(qiáng)化 鋼的表面處理改性,22:55,1、熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝.,為簡(jiǎn)明表示熱處理的基本工藝過(guò)程，通常用溫度時(shí)間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線(xiàn)。,在機(jī)床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。

2、 在汽車(chē)、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(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。 總之，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。,2、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。,鑄造,軋制,3、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。,4、熱處理分類(lèi) 熱處理原理：描述熱處理時(shí)鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱(chēng)熱處理原理。 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(chēng)熱處理工藝。,根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，將熱處

3、理工藝分類(lèi)如下：,5、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.,分別用Ac1、Ac3、Accm表示；冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度 分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。 由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊(cè)中的數(shù)據(jù)是以30-50/h 的速度加熱或冷卻時(shí)測(cè)得的.,6、臨界溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度,鐵碳相圖中PSK、GS、ES線(xiàn)分別用A1、A3、Acm表示. 實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，因此將加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度,加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是

4、在臨界點(diǎn)以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱(chēng)奧氏體化。,鋼坯加熱,一、奧氏體的形成過(guò)程 奧氏體化也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，分為四步。現(xiàn)以共析鋼為例說(shuō)明：,第一步 奧氏體晶核形成：首先在與Fe3C相界形核。 第二步 奧氏體晶核長(zhǎng)大： 晶核通過(guò)碳原子的擴(kuò)散向 和Fe3C方向長(zhǎng)大。 第三步 殘余Fe3C溶解: 鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。,第四步 奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。,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Fe3

5、C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.,奧氏體加熱到Ac1點(diǎn)以上某一溫度，奧氏體并不是立即出現(xiàn)，而是需要保溫一定時(shí)間才開(kāi)始形成，這段時(shí)間稱(chēng)為孕育期。 形成奧氏體晶核需要原子的擴(kuò)散，擴(kuò)散需要一定的時(shí)間。 隨著溫度的升高，原子擴(kuò)散速度加快，孕育期縮短。 加熱溫度越高，原始組織越細(xì)小，奧氏體形成速度越快。 加熱速度越大，過(guò)熱度越大，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變的溫度范圍越寬，轉(zhuǎn)變速度越快。,1、奧氏體晶粒長(zhǎng)大 奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱(chēng)起始晶粒度,此時(shí)晶粒細(xì)小均勻。 隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長(zhǎng)大，這也是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程。奧氏體晶粒長(zhǎng)大過(guò)程與再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)

6、大過(guò)程相同。 在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱(chēng)實(shí)際晶粒度。 加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向稱(chēng)本質(zhì)晶粒度。,前者晶粒長(zhǎng)大傾向大，后者晶粒長(zhǎng)大傾向小。,通常將鋼加熱到940 10奧氏體化后，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室溫來(lái)判斷。 晶粒度為1-4 級(jí)的是本質(zhì)粗晶粒鋼，5-8 級(jí)的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。,2、影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素 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. 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).,合金元素： 阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。,析出顆粒對(duì)黃銅晶界的釘扎,促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元

7、素：Mn、P、C、N。 原始組織: 平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。 奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問(wèn)題之一。,冷卻是熱處理更重要的工序。 過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過(guò)程 處于臨界點(diǎn)A1以下的奧氏體稱(chēng)過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類(lèi)型轉(zhuǎn)變。,過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變,過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。,兩種冷卻方式示意圖 1等溫冷卻 2連續(xù)冷卻,過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)A1 以下在各不同溫度

8、下的保溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn).又稱(chēng)C 曲線(xiàn)、S 曲線(xiàn)或TTT曲線(xiàn)。, 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變,(Time-Temperature-Transformation diagram),1、C曲線(xiàn)的建立 以共析鋼為例： 取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化. 將試樣分組淬入低于A1 點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中,隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。,測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。 將各溫度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線(xiàn)。 轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)的連線(xiàn)稱(chēng)轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(xiàn)。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線(xiàn)稱(chēng)轉(zhuǎn)變終了線(xiàn)。,A1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(xiàn)以左的區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷奧氏體區(qū)。 轉(zhuǎn)變終了線(xiàn)以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變

9、產(chǎn)物區(qū)。 兩線(xiàn)之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。, 珠光體轉(zhuǎn)變 1、珠光體的組織形態(tài)及性能 過(guò)冷奧氏體在 A1到 550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合,物，根據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體., 珠光體： 形成溫度為A1-650，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號(hào)P表示., 索氏體,形成溫度為650-600,片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號(hào)S 表示。, 托氏體 形成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，用符號(hào)T 表示。,電鏡形貌,光鏡形貌,珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。,片間

10、距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。,2、珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程 珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長(zhǎng)大過(guò)程中，其兩側(cè)奧,長(zhǎng)大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。 珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。,氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并,珠光體轉(zhuǎn)變, 貝氏體轉(zhuǎn)變 1、貝氏體的組織形態(tài)及性能 過(guò)冷奧氏體在550- 230 (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類(lèi)型組織，貝氏體用符號(hào)B表示。 根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)., 上貝氏體 形成溫度為550-350。 在光鏡下呈羽毛狀. 在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自?shī)W氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵

11、素體條之間。,下貝氏體 形成溫度為350-Ms。 在光鏡下呈竹葉狀。,光鏡下,電鏡下,在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈55-60角。,上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。 下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。,2、貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程 貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。 發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí),首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過(guò)飽和鐵素體。,當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350) 時(shí)，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，隨鐵素體條伸長(zhǎng)和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最

12、后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上 。,上貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程,貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類(lèi)型改變是通過(guò)切變實(shí)現(xiàn)的。,當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350- 230) 時(shí)，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長(zhǎng)成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。,下貝氏體轉(zhuǎn)變, 馬氏體轉(zhuǎn)變 當(dāng)奧氏體過(guò)冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類(lèi)型組織。 馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。 1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu) 碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體稱(chēng)馬氏體，用M表示。,馬氏體組織,馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.,馬氏體具有

13、體心正方晶格（a=bc） 軸比c/a 稱(chēng)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.,2、馬氏體的形態(tài) 馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類(lèi)。 板條馬氏體 立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀 在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。,每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列，一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。 在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)，=1012/cm2,又稱(chēng)位錯(cuò)馬氏體。, 針狀馬氏體 立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。 在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱(chēng)孿晶馬氏體。,電鏡下,電鏡下,光鏡下, 馬氏體的形態(tài)

14、主要取決于其含碳量 C%小于0.6%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0.61.0%之間為板條與針狀的混合組織。,先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過(guò)晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過(guò)先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小.,45鋼正常淬火組織,原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細(xì)。 當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無(wú)法分辨時(shí)，該馬氏體稱(chēng)隱晶馬氏體.,3、馬氏體的性能 高硬度是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。 馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。 含碳量增加，其硬度增加。,當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。 合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不

15、大。,馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。 馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.,4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn) 馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。其主要特點(diǎn)是： 無(wú)擴(kuò)散性,鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。, 共格切變性 由于無(wú)擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。, 降溫形成 馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的溫度稱(chēng)上馬氏體點(diǎn)，用Ms 表示.,馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱(chēng)下馬氏體點(diǎn)，用Mf 表示. 只要溫度達(dá)

16、到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。 在Ms以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。,高速長(zhǎng)大 馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。 當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。 轉(zhuǎn)變不完全,即使冷卻到Mf 點(diǎn)，也不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變,而殘留下來(lái)，稱(chēng)殘余奧氏體，用A 或表示。,Ms、Mf 與冷速無(wú)關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。 馬氏體轉(zhuǎn)變后，A 量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)0.5%后，A量才顯著。,過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）,C 曲線(xiàn)的分析 轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(xiàn)與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。 孕育期越小，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性越小

17、. 孕育期最小處稱(chēng)C 曲線(xiàn)的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550。,在鼻尖以上, 溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小. 在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。 C曲線(xiàn)明確表示了過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。,3、影響C 曲線(xiàn)的因素 成分的影響 含碳量的影響：共析鋼的過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線(xiàn)最靠右。Ms 與Mf 點(diǎn)隨含碳量增加而下降。 與共析鋼相比，亞共析鋼和過(guò)共析鋼C曲線(xiàn)的上部各多一條先共析相的析出線(xiàn)。,Cr對(duì)C曲線(xiàn)的影響, 合金元素的影響 除Co 外, 凡溶入奧氏體的合金元素都使C 曲線(xiàn)右移。,除Co和Al 外,所有合金元素都使Ms 與Mf 點(diǎn)下降。,推桿式電阻爐, 奧氏體化條件

18、的影響 奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線(xiàn)右移。 使用C 曲線(xiàn)時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響., 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱(chēng)CCT (Continuous Cooling Transformation diagram)曲線(xiàn)，是通過(guò)測(cè)定不同冷速下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。,1、共析鋼的CCT曲線(xiàn) 共析鋼的CCT曲線(xiàn)沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線(xiàn)。 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線(xiàn)碰到轉(zhuǎn)變中止線(xiàn)時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。,圖中的Vk 為CCT曲線(xiàn)的

19、臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度. Vk 為T(mén)TT曲線(xiàn)的臨界冷卻速度. Vk 1.5 Vk 。,CCT曲線(xiàn)位于TTT曲線(xiàn)右下方。CCT曲線(xiàn)獲得困難，TTT曲線(xiàn)容易測(cè)得。 可用TTT曲線(xiàn)定性說(shuō)明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線(xiàn)繪在C 曲線(xiàn)上，依其與C 曲線(xiàn)交點(diǎn)的位置來(lái)說(shuō)明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物.,45鋼850油冷組織,2、過(guò)共析鋼CCT曲線(xiàn)也無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū), 但比共析鋼CCT曲線(xiàn)多一條AFe3C轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(xiàn)。由于Fe3C的析出, 奧氏體中含碳量下降, 因而Ms 線(xiàn)右端升高. 3、亞共析鋼CCT 曲線(xiàn)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多AF開(kāi)始線(xiàn), F析出使A含碳量升高, 因而Ms 線(xiàn)右端下降

20、.,鋼的退火和正火 機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）預(yù),備熱處理機(jī)加工最終熱處理。 退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)才作為最終熱處理。,（1）退火,將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷) 的熱處理工藝叫做退火。 1、退火目的,調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。,真空退火爐,2、退火工藝 退火的種類(lèi)很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。 完全退火,將工件加熱到Ac3+3050保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼 .,等溫退火

21、亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析、過(guò)共析鋼加熱到Ac1+3050，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間，更適合于孕育期長(zhǎng)的合金鋼.,高速鋼等溫退火與普通退火的比較,球化退火 球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。,它是將工件加熱到Ac1+ 30-50 保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于 Ar1 的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過(guò)共析鋼。,球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱(chēng)球狀珠光體, 用P球表示。,球狀珠光體,對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀.

22、,去應(yīng)力退火（低溫退火） 主要用于消除鑄造、鍛造、焊接、冷熱加工等在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力。,將鋼加熱到500-650（低于Ac1） 保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻。 特點(diǎn)：不發(fā)生組織變化，發(fā)生應(yīng)力松弛，部分彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃问箖?nèi)應(yīng)力消除，防止工件在使用或加工時(shí)發(fā)生變形、開(kāi)裂。,二、正火 正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱到Ac1+3050，過(guò)共析鋼 加熱到Accm+30 50保溫 后空冷的工藝。 正火比退火冷卻速度大。 1、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 。,正火溫度,2、正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。 對(duì)于過(guò)

23、共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。, 普通件最終熱處理。 要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火.,鋼的淬火,淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速,度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝. 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.,真空淬火爐,一、淬火溫度,1、碳鋼 亞共析鋼,淬火溫度為Ac3+30-50。 預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織。,亞共析鋼淬火組織： 0.5%C時(shí)為M 0.5%C時(shí)為M+A。,在Ac1 Ac3之間的加熱淬火稱(chēng)亞溫淬火。,35鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織,亞溫淬火組織為F

24、+M，強(qiáng)硬度低，但塑韌性好., 共析鋼 淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為M+A。, 過(guò)共析鋼 淬火溫度: Ac1+30-50. 溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開(kāi)裂傾向增加。 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,二、淬火介質(zhì),理想的冷卻曲線(xiàn)應(yīng)只在C曲線(xiàn)鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小,內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒(méi)有找到理想的淬火介質(zhì)。 常用淬火介質(zhì)是水和油. 水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件。,油在低

25、溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。 熔鹽作為淬火介質(zhì)稱(chēng)鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級(jí)淬火和等溫淬火。 聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì).,三、淬火方法,采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足。 1、單液淬火法 加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。 操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。,2、雙液淬火法 工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過(guò)鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷. 優(yōu)點(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。用于形狀,復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。,3、分級(jí)淬火法 在Ms附近的鹽浴或堿浴中

26、淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。,可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。,鹽浴爐,4、等溫淬火法 將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。 經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小. 適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。,鋼的淬透性,網(wǎng)帶式淬火爐,淬透性是鋼的主要熱處理性能。 是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。,一、淬透性的概念,M量和硬度隨深度的變化,淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來(lái)表示。,淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。 淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬

27、化能力.,二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系,同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。 淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無(wú)關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過(guò)尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深度來(lái)確定的。,三、影響淬透性的因素,鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk， Vk越小，淬透性越高。 Vk取決于C曲線(xiàn)的位置，C 曲線(xiàn)越靠右，Vk越小。,凡是影響C曲線(xiàn)的因素都是影響淬透性的因素.即除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)也使鋼的淬透性提高。,示，J 表示末端淬透性，d 表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，HRC 為半馬氏體區(qū)的硬度

28、。,淬透性的表示方法 用淬透性曲線(xiàn)表示,即用 表, 用臨界淬透直徑表示 臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。 D0與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼D0水=16mm，D0油=8mm。 只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如45鋼D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。,五、淬透性的應(yīng)用,1、利用淬透性曲線(xiàn)及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線(xiàn)可以預(yù)測(cè)零件淬火后的硬度分布。下圖為預(yù)測(cè)50mm直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布.,2、利用淬透性曲線(xiàn)進(jìn)行選材。如要求厚60mm汽車(chē)轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過(guò)HRC50，1/4半徑處為HRC45?？砂聪聢D箭頭所示程

29、序進(jìn)行選材分析.,3、利用淬透性可控制淬硬層深度。 對(duì)于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類(lèi)、齒輪等。 淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。,不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,等溫退火,P,退火,(爐冷),正火,(空冷),S,(油冷),T+M+A,等溫淬火,B下,M+A,分級(jí)淬火,M+A,淬火,(水冷),淬火,P,P,均勻A,細(xì)A,？,？,？,鋼的回火,回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。,2、獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。,螺桿表

30、面的淬火裂紋,一、回火的目的 1、減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開(kāi)裂.,3、穩(wěn)定尺寸。淬火M和A都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時(shí)變形。 4、對(duì)于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用,回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。 未經(jīng)淬火的鋼回火無(wú)意義，而淬火鋼不回火在放置使用過(guò)程中易變形或開(kāi)裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。,二、鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變,淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個(gè)階段變化。,網(wǎng)帶式回火電爐, 回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變 1、馬氏體的分解 100回火時(shí)，鋼的組織無(wú)變化。 100-200

31、加熱時(shí)，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出-,碳化物(- FeXC)，使馬氏體過(guò)飽和度降低。析出的碳化物以細(xì)片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱(chēng)回火馬氏體，用M回表示。,透射電鏡下的回火馬氏體形貌,回火馬氏體,在光鏡下M回為黑色，A為白色。 0.2%C 時(shí)，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯(cuò)附近的偏聚。 2、殘余奧氏體分解,200-300時(shí), 由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降, Ms 上升，A 分解,為- 碳化物和過(guò)飽和鐵素體，即M回。,衡成分, 內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C組織，稱(chēng)回火托氏體，用T回表示。,發(fā)生于250-400，此時(shí)，-碳化物溶解于F

32、中，并從鐵素體中析出Fe3C。 到350, 馬氏體含碳量降到鐵素體平,回火托氏體,3、-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C,回火索氏體,4、Fe3C聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化,400以上, Fe3C開(kāi)始聚集長(zhǎng)大。 450 以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅? 這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆,粒狀Fe3C的組織稱(chēng)回火索氏體，用S回表示。, 回火時(shí)的性能變化 回火時(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢(shì)是隨回火溫度提高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。,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Fe

33、3C粗化，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體,硬度直線(xiàn)下降。,三、回火脆性,淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。 在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱(chēng)回火脆性。,1、第一類(lèi)回火脆性 又稱(chēng)不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。,這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會(huì)出現(xiàn)脆性，目前尚無(wú)有效消除辦法。 回火時(shí)應(yīng)避開(kāi)這一溫度范圍。,2、第二類(lèi)回火脆性 又稱(chēng)可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650范圍內(nèi)回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性. 回火后快冷不出現(xiàn)，是可逆的。 防止辦法： 回火后快冷。, 加入合金元素W (約1%)、 Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。,四、

34、回火種類(lèi),根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類(lèi)。, 淬火加高溫回火的熱處理稱(chēng)作調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)質(zhì).,鋼的表面淬火,表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。,表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限; 心部在保持一定的強(qiáng)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。,軸的感應(yīng)加熱表面淬火,1、表面淬火用材料 0.4-0.5%C的中碳鋼。 含碳量過(guò)低，則表面硬度、耐磨性下降。 含碳量過(guò)高，心部韌性下降； 鑄鐵 提高其表面耐磨性。,2、預(yù)備熱處理 工藝： 對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼

35、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。 目的: 為表面淬火作組織準(zhǔn)備； 獲得最終心部組織。,3、表面淬火后的回火 采用低溫回火，溫度不高于200。 回火目的為降低內(nèi)應(yīng)力，保留淬火高硬度、耐磨性。 4、表面淬火+低溫回火后的組織 表層組織為M回；心部組織為S回(調(diào)質(zhì))或F+S(正火)。,感應(yīng)加熱表面淬火示意圖,5、表面淬火常用加熱方法 感應(yīng)加熱: 利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。,感應(yīng)加熱分為： 高頻感應(yīng)加熱 頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm, 中頻感應(yīng)加熱 頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm

36、。, 工頻感應(yīng)加熱頻率為50Hz,淬硬層深度10-15 mm,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。 激光熱處理: 利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。,鋼的化學(xué)熱處理強(qiáng)化,化學(xué)熱處理是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(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。,與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。 化學(xué)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(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。,一、化學(xué)熱處理的基

37、本過(guò)程,1、介質(zhì)(滲劑)的分解: 分解的同時(shí)釋放出活性原子。 如：滲碳 CH42H2+C 氮化 2NH33H2+2N 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(kuò)散。,氮化擴(kuò)散層,滲碳是指向鋼的表面滲入碳原子的過(guò)程。,1、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。 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。,經(jīng)滲碳的機(jī)車(chē)從動(dòng)齒輪,氣體滲碳法示意圖,3、滲碳方法 氣體滲碳法 將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。 滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等)或有機(jī)液體(煤油、甲醇等)。 優(yōu)點(diǎn): 質(zhì)量好, 效率

38、高；,缺點(diǎn): 滲層成分與深度不易控制。, 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(diǎn)：操作簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。, 真空滲碳法 將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳?xì)怏w加熱滲碳。 優(yōu)點(diǎn): 表面質(zhì)量好, 滲碳速度快。,真空滲碳爐,4、滲碳溫度：為900-950。 滲碳層厚度（由表面到過(guò)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。 滲碳緩冷后組織：表層為P+網(wǎng)狀Fe3C; 心部為F+P; 中間為過(guò)渡區(qū)。,5、滲碳后的熱處理 淬火+低溫回火, 回火溫度為160-180。淬火方

39、法有： 預(yù)冷淬火法 滲碳后預(yù)冷到略高于Ar1溫度直接淬火。,滲碳后的熱處理示意圖,一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。 二次淬火法： 即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30-50，細(xì)化心部；第二次加熱為Ac1+30-50，細(xì)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(shí)組織為： 表層：M回+顆粒狀碳化物+A(少量) 心部：M回+F（淬透時(shí)）,氮化,氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)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(hào)為38CrMoAl。 2、氮化溫度為500-570 氮化層厚度不超過(guò)0.

40、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(lèi)似，滲劑為氨。 離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，使電離的氮離子高速?zèng)_擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時(shí)間短，氮化層脆性小。,離子氮化爐,4、氮化的特點(diǎn)及應(yīng)用 氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。 疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。,工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。 耐蝕性好。因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。 氮化的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。,鋼的金屬鍍層 通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍以及

41、復(fù)合鍍的方法獲得。鍍層的目的是提高鋼件表面的各種物化性能和改善外觀，賦予表面耐蝕性、耐磨性、裝飾性以及其他特性。,鍍層的分類(lèi) 單金屬鍍層 合金鍍層 復(fù)合鍍層 防護(hù)裝飾性 導(dǎo)電性、可焊性、耐磨性、減摩性鍍層。,電鍍 采用直流電源和相應(yīng)的鍍液，鋼件在電鍍槽中作為陰極，待鍍金屬作為陽(yáng)極，特殊 情況下陽(yáng)極用惰性材料制作，例如鍍鉻等。,鍍銅，陽(yáng)極反應(yīng)： Cu-2e=Cu2+ 陰極反應(yīng)： Cu+2e=Cu,化學(xué)鍍 渡槽不施加電流，利用鍍液中的強(qiáng)還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。 化學(xué)鍍常用溶液：化學(xué)鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。,與

42、電鍍比較，化學(xué)鍍鍍層致密、均勻； 鍍液穩(wěn)定性差、循環(huán)使用壽命短，成本高。,復(fù)合鍍 在適當(dāng)?shù)碾婂兓蛘呋瘜W(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤虢?jīng)過(guò)預(yù)處理的固體微粒。固體顆粒與金屬共沉積從而在基體上獲得基質(zhì)金屬（或稱(chēng)為主體金屬）上彌散分布顆粒結(jié)構(gòu)的復(fù)合鍍層。 根據(jù)不同微粒的特性，如SiC具有高硬度耐高溫特性，MoS2具有潤(rùn)滑性和自修復(fù)特性，使其與電鍍基質(zhì)金屬共沉積，從而獲得具有耐磨、自潤(rùn)滑、耐蝕、裝飾、電接觸等功能鍍層。 固體微粒指各種難熔的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等。電鍍基質(zhì)金屬有鎳、銅、鉻和一些合金。,電刷鍍 是電鍍的特殊形式。依靠一個(gè)與陽(yáng)極接觸的墊或刷提供電鍍需要的電解液，電鍍時(shí)，墊或刷在被鍍的陰極上移動(dòng)的一種

43、電鍍方法。 工作時(shí)，工件接電源的負(fù)極，鍍筆接電源的正極，溶液中的金屬離子在零件表面與陽(yáng)極相接觸的各點(diǎn)上發(fā)生放電結(jié)晶。,熱浸鍍 熱浸鍍簡(jiǎn)稱(chēng)熱鍍。是把被鍍件浸入到熔融的金屬液體中使其表面形成金屬鍍層的一種工藝方法。 鍍層金屬的熔點(diǎn)必須比被鍍金屬的熔點(diǎn)低得多，故熱鍍層金屬都采用低熔點(diǎn)金屬及其合金，如錫（231.9）、鉛（327.4）、鋅（419.5）、鋁(658.7) 及其合金，鋼是最常用的基體金屬工藝。,熱浸鍍,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(chēng)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

44、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： 火焰噴涂: 多用氧 -乙炔火焰作為熱源。 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 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。,3、熱噴涂的特點(diǎn)及應(yīng)用 工藝靈活：熱噴涂的對(duì)象小到10mm的內(nèi)孔, 大到鐵塔、橋梁,可整體

45、噴涂，也可局部噴涂。 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。,涂層可控: 從幾十m到幾mm 生產(chǎn)效率高 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(lèi)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(mǎn)足特殊功能的需要。,熱噴涂,堆焊 用焊接的方法把填充金屬熔覆在鋼件基體表面，使之獲得某些物化性能和尺寸，堆焊層與基體有牢固的冶金結(jié)合。,堆焊技術(shù)的類(lèi)型：包覆層堆焊、耐磨層堆焊、堆積層堆焊和隔離層堆焊,堆焊的方法：氧-乙炔火焰堆焊、手工電弧堆焊、鎢極電弧堆焊、熔化極氣體保護(hù)堆焊、

46、埋弧堆焊、等離子弧堆焊和電渣堆焊。,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(lèi)。,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。,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,多弧離