表面淬火、化學(xué)熱處理.ppt

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1、鋼的表面淬火鋼表面淬火是通過(guò)快速加熱使鋼件表層迅速奧氏體化，不等熱量傳至鋼件中心就立即快冷淬火的熱處理工藝。表面淬火只將鋼件表層淬成硬而耐磨的馬氏體組織，而心部仍保持原來(lái)塑性、韌性較好的正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)組織。表面淬火方法：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解加熱表面淬火等。鋼的表面淬火一、感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火是將鋼件放入用空心銅管繞成的線圈內(nèi)，線圈內(nèi)通入一定頻率的交流電，使線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，靠電磁感應(yīng)在鋼件中產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電流。因集膚效應(yīng)使感應(yīng)電流只集中在鋼件表層，表層電流密度很大，而鋼件心部電流密度很小。鋼有電阻，靠電阻熱將鋼件表層迅速（幾秒）加熱到淬

2、火溫度，而心部仍接近室溫。立即噴水或浸油冷卻，使鋼件表層淬硬。感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，電流頻率愈高，集膚效應(yīng)愈強(qiáng)，感應(yīng)加熱的深度愈淺。按感應(yīng)電流頻率高低，感應(yīng)加熱表面淬火可分為三種：1、高頻淬火常用電流頻率為200～300KHz，鋼件淬硬深度0.5～2mm，用于中小模數(shù)齒輪，小尺寸軸類(lèi)零件。2、中頻淬火常用頻率為2500～8000Hz，淬硬深度2～10mm，適用于大中模數(shù)齒輪，尺寸較大的軸類(lèi)零件。3、工頻淬火電流頻率為50Hz，淬硬深度10～20mm，適用于大尺寸零件，如火車(chē)車(chē)輪，較大尺寸的軸類(lèi)零件等。鋼的表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火適用的鋼材：中碳鋼或中碳合金鋼，如40、45、40Cr、40MnB

3、等。如果鋼材含碳量過(guò)低，影響鋼件表面硬度和耐磨性；含碳量過(guò)高，影響鋼件心部的塑性和韌性，使鋼件不耐沖擊。此外，對(duì)在較小沖擊載荷和交變載荷下工作的用高碳工具鋼、低合金工具鋼和鑄鐵等制造的工具、量具和冷硬軋輥等工件，也可用感應(yīng)加熱表面淬火來(lái)強(qiáng)化其表面。為了保證表面淬火件心部有良好的力學(xué)性能，在表面淬火前，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。此外，工件表面淬火后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行低溫回火，以減小淬火內(nèi)應(yīng)力。感應(yīng)加熱表面淬火的深度，一般零件的淬硬深度達(dá)半徑的1/10即可達(dá)到硬度、耐疲勞性和韌性的良好配合。第八節(jié)鋼的表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)：1、加熱速度很快（幾秒鐘），相變溫度高（Ac3+100～200℃），為870

4、～950℃。2、表面形成極細(xì)的馬氏體，硬度高（比普通淬火高2～3HRC）脆性小，疲勞強(qiáng)度高（可提高20～30%）。3、工件表面不易氧化、脫碳，變形也小。4、工件淬硬層深度易于控制，易于機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。但感應(yīng)加熱設(shè)備較貴，安裝、調(diào)試、維修比較復(fù)雜，形狀復(fù)雜的零件感應(yīng)線圈不好制造，不適合單件生產(chǎn)。鋼的表面淬火二、火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火一般利用氧乙炔火焰或氧煤氣火焰將工件表層迅速加熱到淬火溫度，立即噴水冷卻，如圖。淬硬深度一般可達(dá)2～6mm。適用于單件小批生產(chǎn)及大型零件的表面淬火或局部淬火。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、靈活性大。缺點(diǎn)是加熱溫度不易控制，易過(guò)熱，淬硬質(zhì)量不穩(wěn)

5、定。鋼的表面淬火三、激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火是用激光束掃描工件表面，使工件表面立即達(dá)到淬火溫度，激光束離開(kāi)后靠工件本身散熱造成急速冷卻而達(dá)到淬火目的。激光淬火，淬硬層深度一般為0.3～0.5mm,淬應(yīng)層為極細(xì)的馬氏體組織,硬度高,耐磨性好。比普通淬火低溫回火可提高50%，而且能對(duì)形狀復(fù)雜的工件的拐角、溝槽、盲孔底部或深孔側(cè)壁進(jìn)行淬火。鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件放在特殊介質(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入鋼件表層，改變表層的化學(xué)成分、組織，使工件表層具有與心部不同的機(jī)械性能或特殊的物理、化學(xué)性能的熱處理工藝。與表面淬火相比，化學(xué)熱處理除改變表層的組織，還改變表層的化學(xué)成分，所以

6、性能提高的幅度大。通過(guò)化學(xué)熱處理可顯著提高鋼件表層的硬度、耐磨性和疲勞、提高抗氧化性和耐腐蝕性等?；瘜W(xué)熱處理不受工件形狀限制，一般均能沿工件輪廓形成均勻的滲層。這對(duì)對(duì)提高工件的性能極為有利。但化學(xué)熱處理工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，成本較高。鋼的化學(xué)熱處理各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過(guò)程組成的：1、分解由介質(zhì)中分解出預(yù)滲入元素的活性原子；2、吸收工件表面對(duì)活性原子進(jìn)行吸收。吸收的方式有兩種，即活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格而形成固溶體，或與鋼中的某種元素形成化合物。3、擴(kuò)散已被工件表面吸收的原子，在一定溫度下，由表層往里遷移，形成一定厚度的滲層。加熱溫度越高，原子的擴(kuò)散越快，滲層的厚度越大，

7、整個(gè)化學(xué)熱處理過(guò)程就進(jìn)行的越快。在溫度確定后，滲層厚度則由保溫時(shí)間來(lái)控制。鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理種類(lèi)很多，常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鉻、滲鋁等。一、鋼的滲碳滲碳是將低碳鋼件置于滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中產(chǎn)生的活性碳原子滲入工件表層，增加表層含碳量的熱處理工藝。滲碳后要進(jìn)行淬火和低溫回火處理，這樣處理后能大幅度提高工件表層的硬度和耐諾性，而心部仍有良好的塑性和韌性。滲碳主要用于承受較大沖擊和嚴(yán)重磨損