表面淬火、化学热处理.ppt

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1、钢的表面淬火钢表面淬火是通过快速加热使钢件表层迅速奥氏体化，不等热量传至钢件中心就立即快冷淬火的热处理工艺。表面淬火只将钢件表层淬成硬而耐磨的马氏体组织，而心部仍保持原来塑性、韧性较好的正火、调质状态组织。表面淬火方法：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解加热表面淬火等。钢的表面淬火一、感应加热表面淬火感应加热表面淬火是将钢件放入用空心铜管绕成的线圈内，线圈内通入一定频率的交流电，使线圈内产生交变磁场，靠电磁感应在钢件中产生同频率的感应电流。因集肤效应使感应电流只集中在钢件表层，表层电流密度很大，而钢件心部电流密度很小。钢有电阻，靠电阻热将钢件表层迅速（几秒）加热到淬

2、火温度，而心部仍接近室温。立即喷水或浸油冷却，使钢件表层淬硬。感应加热表面淬火时，电流频率愈高，集肤效应愈强，感应加热的深度愈浅。按感应电流频率高低，感应加热表面淬火可分为三种：1、高频淬火常用电流频率为200～300KHz，钢件淬硬深度0.5～2mm，用于中小模数齿轮，小尺寸轴类零件。2、中频淬火常用频率为2500～8000Hz，淬硬深度2～10mm，适用于大中模数齿轮，尺寸较大的轴类零件。3、工频淬火电流频率为50Hz，淬硬深度10～20mm，适用于大尺寸零件，如火车车轮，较大尺寸的轴类零件等。钢的表面淬火感应加热表面淬火适用的钢材：中碳钢或中碳合金钢，如40、45、40Cr、40MnB

3、等。如果钢材含碳量过低，影响钢件表面硬度和耐磨性；含碳量过高，影响钢件心部的塑性和韧性，使钢件不耐冲击。此外，对在较小冲击载荷和交变载荷下工作的用高碳工具钢、低合金工具钢和铸铁等制造的工具、量具和冷硬轧辊等工件，也可用感应加热表面淬火来强化其表面。为了保证表面淬火件心部有良好的力学性能，在表面淬火前，应进行调质或正火处理。此外，工件表面淬火后应及时进行低温回火，以减小淬火内应力。感应加热表面淬火的深度，一般零件的淬硬深度达半径的1/10即可达到硬度、耐疲劳性和韧性的良好配合。第八节钢的表面淬火感应加热表面淬火的特点：1、加热速度很快（几秒钟），相变温度高（Ac3+100～200℃），为870

4、～950℃。2、表面形成极细的马氏体，硬度高（比普通淬火高2～3HRC）脆性小，疲劳强度高（可提高20～30%）。3、工件表面不易氧化、脱碳，变形也小。4、工件淬硬层深度易于控制，易于机械化、自动化，生产率高。但感应加热设备较贵，安装、调试、维修比较复杂，形状复杂的零件感应线圈不好制造，不适合单件生产。钢的表面淬火二、火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火一般利用氧乙炔火焰或氧煤气火焰将工件表层迅速加热到淬火温度，立即喷水冷却，如图。淬硬深度一般可达2～6mm。适用于单件小批生产及大型零件的表面淬火或局部淬火。这种方法的优点是设备简单、成本低、灵活性大。缺点是加热温度不易控制，易过热，淬硬质量不稳

5、定。钢的表面淬火三、激光加热表面淬火激光加热表面淬火是用激光束扫描工件表面，使工件表面立即达到淬火温度，激光束离开后靠工件本身散热造成急速冷却而达到淬火目的。激光淬火，淬硬层深度一般为0.3～0.5mm,淬应层为极细的马氏体组织,硬度高,耐磨性好。比普通淬火低温回火可提高50%，而且能对形状复杂的工件的拐角、沟槽、盲孔底部或深孔侧壁进行淬火。钢的化学热处理化学热处理是将工件放在特殊介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入钢件表层，改变表层的化学成分、组织，使工件表层具有与心部不同的机械性能或特殊的物理、化学性能的热处理工艺。与表面淬火相比，化学热处理除改变表层的组织，还改变表层的化学成分，所以

6、性能提高的幅度大。通过化学热处理可显著提高钢件表层的硬度、耐磨性和疲劳、提高抗氧化性和耐腐蚀性等。化学热处理不受工件形状限制，一般均能沿工件轮廓形成均匀的渗层。这对对提高工件的性能极为有利。但化学热处理工艺较复杂，生产周期较长，成本较高。钢的化学热处理各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的：1、分解由介质中分解出预渗入元素的活性原子；2、吸收工件表面对活性原子进行吸收。吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格而形成固溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。3、扩散已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表层往里迁移，形成一定厚度的渗层。加热温度越高，原子的扩散越快，渗层的厚度越大，

7、整个化学热处理过程就进行的越快。在温度确定后，渗层厚度则由保温时间来控制。钢的化学热处理化学热处理种类很多，常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铬、渗铝等。一、钢的渗碳渗碳是将低碳钢件置于渗碳介质中加热、保温，使介质中产生的活性碳原子渗入工件表层，增加表层含碳量的热处理工艺。渗碳后要进行淬火和低温回火处理，这样处理后能大幅度提高工件表层的硬度和耐诺性，而心部仍有良好的塑性和韧性。渗碳主要用于承受较大冲击和严重磨损