表面淬火和变形强化.doc

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1、第四章表面淬火和变形强化1表面淬火技术的原理和特点2感应加热表面淬火3火焰加热表面淬火4激光加热表面淬火4-1.表面淬火技术的原理将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上，然后使之迅速冷却并转变为马氏体。将钢整体加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上，然后使其表面迅速冷却并转变为马氏体。2.表面淬火对材料的要求凡是能进行整体淬火强化的材料都可以进行表面淬火。低碳钢或低合金钢需进行表面渗碳或合金化（齿轮渗碳）。表面硬度要求越高，要求钢碳含量和合金含量越高；表面硬化层越深，要求钢淬透性越好。3.与常规淬火技术的区别在一定加热速度范围内，V加热↑，T临界↑V加

2、热↑，奥氏体成分的不均匀性↑a.C成分不均匀,从相图上看与F,K相邻的浓度相差很大,C来不及扩散。b.合金元素不均匀预先热处理（调质、正火、球化退火）——表面淬火V加热↑，奥氏体晶粒细化显著a.过热度大,相变趋动力增大,晶粒形成位置增多,A在F和K相界上形成，A在F亚晶界上形成。b.加热时间短,如果加热速度107度/S,形成时间10-5S,在如此短时间内奥氏体晶粒来不及长大。V冷却↑，表面硬度高4.表面淬火技术的特点生产效率高，能耗小。加热快，冷却快：组织细，硬度高；组织均匀性差（渗碳体来不及溶解和扩散）。表面组织细，硬度高，中部硬度低，韧性好。4.2感应加热表面淬火技术1感应加热淬

3、火原理将工件紧靠在有足够功率输出的感应圈附近,感应圈通电，在高频(中频)交流磁场的作用下（如果工件与线圈的间隙非常小）由于集肤效应,在工件表面产生很大的涡流，大小与线圈电流相等，方向相反。涡流产生热量，将工件表面加热迅速加热到淬火温度，并用冷却介质快速冷却，达到对工件表面淬火的目的。2感应加热淬火技术特点效率高；变形小；深度可控；需要制作特定的线圈；电源功率大；“尖角”效应3感应加热淬火技术应用高频淬火：轴类零件，磨损量小，但精度要求高的零件中频淬火：齿轮、活塞环槽，有明显磨损量，精度要求较高的零件工频或双频：轧辊，磨损量大表面淬火在粗加工或半精加工后进行，最后只留磨量。4.3火焰加

4、热表面淬火技术1火焰淬火（flamequenching）原理：用火焰快速将工件表面加热到淬火温度，并快速冷却，使工件表面得到淬火组织。控制参数：火焰大小、火焰与工件的相对距离和相对移动速度淬火深度：钢淬透性、加热深度和冷却条件等2优点：设备简单；操作灵活；操作简单适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火3缺点：生产效率低；难以控制，需要丰富的经验；淬火层的均匀性差；变形大4适用范围适用于各种形状的小批量零件或大型零件的局部淬火导槽、模具、凸轮轴（凸台）4.4激光加热淬火技术1激光加热原理:用激光束加热材料表面，使之迅速生高到相变温度以上。1.1激光加热的特点：能量密度高，加热速

5、度快、温度高，且容易控制。2激光淬火（LaserQuenching）原理:用激光束加热材料表面，使之迅速生到相变点温度以上但不熔化，当激光束移开后表层自行快速冷却，并转变为马氏体。2.1特点能量密度高，加热速度快、温度高，不需要淬火冷却介质。3优点：☆工件变形小☆能量集中，热影响区小☆加热深度和轨迹容易控制☆适用于表面重熔，甚至可以熔化陶瓷。为了不使材料熔化，激光淬火时能量密度一般为1000~6000J/cm2。4缺点：存在回火软化带，对要求大面积均匀硬化层的工件不利5应用（1）高精度零件处理汽车大梁，汽车油泵，空压机、发动机的汽缸，汽车凹轮轴，热锻模大型内齿圈（2）管材内表面改性例

6、：管内机器人＋激光表面改性技术，对细长管材内表面硬化处理，提高耐磨性，延长寿命，减少管材的使用量。外径60mm，壁厚8mm，长2300mm的细长空心轴，淬火后振摆变形小于0.2mm4.5变形强化1变形强化机理：塑性变形←位错运动→位错增殖→位错交结→强度提高塑性变形→马氏体相变→强度提高最常用来表示金属材料变形强化的公式是Hollomon公式：S=Ken式中：S为真应力；e为真应变；n为变形强化指数；K材料硬化系数。2（1）喷丸或抛丸强化:钢丸高速撞击工件表面，使表层材料产生大量的塑性变形。（2）滚压强化：用钢球、辊轮或辊轴滚压工件表面，使工件表面产生大量的位错。产生大量的位错，如有

7、奥氏体相，促使马氏体相变，提高材料的表面强度。较大的残余压应力。提高材料的强度，特别是疲劳强度的方法。4.5.1喷丸强化1喷丸强化：压缩空气带动钢丸高速撞击工件。2优点：撞击点集中，易于控制。4.5.2抛丸强化1特点抛丸强化撞击面大，生产效率高。用于弹簧钢板、圆弹簧、大型工件、车轮以及大批量生产的零件等。4.5.3滚压强化1.原理在一定的压力作用下，用钢球、辊轮或辊轴滚压工件表面，使工件表面产生大量的位错和较大的残余压应力，从而提高材料的表面强度，特别是疲