熱處理--表面淬火技術(shù)

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1、我所關(guān)注的表面工程領(lǐng)域一一表面淬火技術(shù)一、表面淬火技術(shù)的原理和分類采用特定熱源將鋼鐵材料表面快速加熱到3（對(duì)亞共析鋼）或者31（對(duì)過共析鋼）之上，然后使其快速冷卻并發(fā)生馬氏體相變，形成表而強(qiáng)化層的工藝過程，就稱為表面淬火技術(shù)。實(shí)際上，不僅僅是鋼鐵，凡是能通過整體強(qiáng)化的金屬材料，原則上都可以進(jìn)行表面淬火。需要注意的是，表面淬火只對(duì)工件的表面或部分表面進(jìn)行熱處理，所以只改變表層的組織，使其表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度均高。而心部或其它部分的組織仍保留原來(lái)的低碩度、高塑性和高韌性的性能，這樣工件截而上由于組織不同性能也就不同。表面淬火便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，質(zhì)量穩(wěn)定，變形小，熱處理周期短，費(fèi)用少，成本

2、低，還可用碳鋼代替一些合金鋼。對(duì)于表面淬火的使用材料，原則上，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在?創(chuàng)中、高碳鋼及基體相當(dāng)于中碳鋼的普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵均可以實(shí)現(xiàn)表而淬火，但中碳鋼與球墨鑄鐵是最適宜于表而淬火的材料。根據(jù)加熱方法不同，表面淬火可分為感應(yīng)加熱（高頻、中頻、工頻）表面淬火、火焰加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火、接觸電阻加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火等。工業(yè)上應(yīng)用最多的為感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱表面淬火。這里我主要介紹了感應(yīng)加熱、激光加熱表面淬火技術(shù)，以及感應(yīng)加熱表而淬火國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。二、感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火法是采用一定方法使工件表面產(chǎn)生一定頻

3、率的感應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱，然后迅速淬火冷卻的一種熱處理操作方法。生產(chǎn)中把工件放入由空心銅管繞成的感應(yīng)線圈中，當(dāng)感應(yīng)線圈通以交流電時(shí)，便會(huì)在工件內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在工件內(nèi)自成回路，故稱為“渦流”。渦流在工件截面上的分布是不均勻的，表面電流密度最大，心部電流密度幾乎為零，這種現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。由于鋼本身具有電阻，因而集中于工件表面的渦流，幾秒種可使工件表面溫度升至????ItHC,而心部溫度仍接近室溫，在隨即噴水（合金鋼浸油）快速冷卻后，就達(dá)到了表面淬火的目的。根據(jù)輸出加熱電流頻率的不同可將感應(yīng)加熱表而淬火分為高頻感應(yīng)加熱淬火、中頻感應(yīng)加熱淬火、低頻感應(yīng)加熱

4、淬火三種。近年來(lái)科技不斷發(fā)展，又發(fā)展了超音頻、雙頻感應(yīng)加熱淬火工藝。生產(chǎn)上常用的工藝是高頻和中頻感應(yīng)加熱淬火。室溫時(shí)感應(yīng)電流流入工件表層的深度6（■■）與電流頻率?（耳加的關(guān)系為6頻率升高，電流透入深度降低，淬透層降低。以下簡(jiǎn)單介紹高、中、低頻感應(yīng)加熱淬火：（I）高頻加熱常用頻率為（2???3M）冷力，淬硬層深度為（■皐?九$）II.適用于中、小型零件，如小模數(shù)齒輪、軸類等。（3）中頻加熱常用頻率為（28???SH?）HX淬硬層深度為（2?■）II,適用于直徑較大的軸類和大、屮模數(shù)齒輪以及鋼軌、機(jī)床導(dǎo)軌等。（5）低頻加熱電流頻率為降力，不需要頻設(shè)備，城市用交流電即可，適用于淬硬層深度為（■?新

5、）II以上的大型工件或用于穿透加熱。如火車車輪等的表面淬火。感應(yīng)淬火方法與應(yīng)用類別頻率范圍淬碩層/■I應(yīng)用舉例高頻感應(yīng)淬火2H￡1■■?2在摩擦條件下工作的零件，如小齒輪、小軸中頻感應(yīng)淬火1斗?沖承受扭曲、壓力載荷的零件，如曲軸、大齒輪、主軸1工頻感應(yīng)淬火M1■承受扭曲、壓力載荷的大型零件，如冷軋轆感應(yīng)加熱時(shí)，工件截面上感應(yīng)電流密度的分布與通入感應(yīng)線圈中的電流頻率有關(guān)。電流頻率愈高，感應(yīng)電流集中的表而層愈薄，淬硬層深度愈小。因此可通過調(diào)節(jié)通入感應(yīng)線圈屮的電流頻率來(lái)獲得工件不同的淬硬層深度，一般零件淬硬層深度為半徑的1/■左右。對(duì)于小直徑的零件，適宜用較深的淬碩層深度，可達(dá)半徑的

6、/?，對(duì)于大截

7、面零件可取較淺的淬碩層深度，即小于半徑1/1?以下。感應(yīng)加熱表面淬火零件的一般工藝路線為：選材：最適宜的鋼種是中碳鋼（如4*、41■鋼）和中碳合金鋼（如44411■■鋼等），常用零件有齒輪、軸、銷類等。感應(yīng)淬火后一般應(yīng)采用M——2H°C低溫回火。也可用于高碳工具鋼、含合金元素較少的合金工具鋼及鑄等。工藝、性能：一般中碳鋼感應(yīng)淬火件加工工序：鍛件一正火一機(jī)械加粗加工-調(diào)質(zhì)處理一機(jī)械精（半精加工）一感應(yīng)淬火一精加工。調(diào)質(zhì)處理保證獲得良好的心部強(qiáng)韌性，以承受復(fù)雜的交變應(yīng)力；感應(yīng)淬火可以獲得表面高硬度，具有良好的耐磨性。感應(yīng)加熱表而淬火的特點(diǎn)如下：（1）表面晶粒細(xì)、硬度高。感應(yīng)淬火得到很細(xì)小的馬氏體組

8、織，其硬度也比普通淬火高2?3-UC,且心部基本上保持了處理前的組織和性能。（2）加熱速度快，加熱時(shí)間很短，一般只需幾秒至幾十秒即可完成。工件不容易產(chǎn)生氧化脫碳，淬火變形也很小。（3）熱效率高，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)環(huán)境好，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。（4）淬硬層深度易于控制。通過控制電流頻率來(lái)控制淬硬層深度，經(jīng)驗(yàn)公式如下：式中：5——淬硬層深度"、一一電流頻率“一（I）設(shè)備投資大、維修困難，需根據(jù)零件實(shí)際制作