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1、第五章 钢的热处理第七节第七节 钢的表面淬火钢的表面淬火l表面淬火表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。强化零件表面的热处理方法。火焰加热火焰加热火焰加热火焰加热感感应应加加热热l1、表面淬火目的：、表面淬火目的：l 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;l 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的足够的塑性和韧性塑性和韧性。即。即表硬里韧表硬里韧。l适用于适
2、用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。轴轴轴轴的的的的感感感感应应应应加加加加热热热热表表表表面面面面淬淬淬淬火火火火机床导轨机床导轨表面淬火齿轮表面淬火齿轮l2、表面淬火后的回火、表面淬火后的回火l采用低温回火采用低温回火，温度不高于，温度不高于200。l回火目的为回火目的为降低内应力降低内应力，保留淬火，保留淬火高硬度、耐磨性高硬度、耐磨性。l3、表面淬火表面淬火+低温回火低温回火后的组织后的组织l表层组织为表层组织为M回回；心部组织为；心部组织为S回回(调质调质)或或F+S(正火正火)。感应加热表面淬火感应加热表面淬火感应淬火机床感应淬火机床感应淬火机床感
3、应淬火机床感应加热感应加热表面淬火表面淬火示意图示意图l4、表面淬火常用加热方法表面淬火常用加热方法l 感应加热感应加热:利用交变电利用交变电流在工件表面感应巨大涡流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热流，使工件表面迅速加热的方法。的方法。l感应加热分为：感应加热分为：l 高频感应加热高频感应加热 频频率率为为200-300KHz，淬硬层深度淬硬层深度0.5-2mm传传动动轴轴连连续续淬淬火火感感应应器器感应加热表面淬火齿轮的截面图感应加热表面淬火齿轮的截面图l 中频感应加热中频感应加热 频频 率率 为为 2500-8000Hz，淬淬硬硬层层深度深度2-10mm。各种感应器各种感应器中频
4、感应加热表面淬火的机车凸轮轴中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴l 工频感应加热工频感应加热频率为频率为50Hz,淬硬淬硬层深度层深度10-15 mm各种感应器各种感应器感应穿透加热感应穿透加热l 火焰加热火焰加热:利用乙炔火焰直利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本接加热工件表面的方法。成本低，低，但质量不易控制但质量不易控制。l 激光热处理激光热处理:利用高能量密利用高能量密度的激光对工件表面进行加热度的激光对工件表面进行加热的方法。的方法。效率高，质量效率高，质量好好。火焰加热表面淬火示意图火焰加热表面淬火示意图激光表面热处理激光表面热处理火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火激激光光表表面面热
5、热处处理理第八节第八节 钢的化学热处理钢的化学热处理l化学热处理化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子介质中活性原子渗入工件表层从渗入工件表层从而改变工件表层而改变工件表层化学成分和组织化学成分和组织,进而改变其性能进而改变其性能的的热处理工艺热处理工艺。l与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。织，还改变其化学成分。l化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。l根据渗入的元素不同，化学热处理可分为根据渗入的元素不同，化学热处理可
6、分为渗碳、氮渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素化、多元共渗、渗其他元素等。等。可控气氛渗碳炉可控气氛渗碳炉渗渗碳碳回回火火炉炉一、一、化学热处理的基本过程化学热处理的基本过程 l1、介质介质(渗剂渗剂)的分解的分解:分解分解的同时释放出活性原子。的同时释放出活性原子。l如：渗碳如：渗碳 CH42H2+C 氮化氮化 2NH33H2+2Nl2、工件表面的吸收工件表面的吸收:活性原活性原子向固溶体溶解或与钢中某子向固溶体溶解或与钢中某些元素形成化合物。些元素形成化合物。l3、原子向内部扩散。、原子向内部扩散。氮化扩散层氮化扩散层二、二、钢的渗碳钢的渗碳是指向钢的表面渗入碳原子的过程。是指向钢的表面渗入
7、碳原子的过程。是指向钢的表面渗入碳原子的过程。是指向钢的表面渗入碳原子的过程。l1、渗碳目的、渗碳目的l提高工件表面硬度、提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好同时保持心部良好的韧性。的韧性。l2、渗碳用钢、渗碳用钢l为含为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。的低碳钢。碳高则心部韧性降低。经经渗渗碳碳的的机机车车从从动动齿齿轮轮气体渗碳气体渗碳法示意图法示意图l3、渗碳方法、渗碳方法l 气体渗碳法气体渗碳法l将工件放入密封炉内，将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。在高温渗碳气氛中渗碳。l渗剂为气体渗剂为气体(煤气、液煤气、液化气等化气等)或
8、有机液体或有机液体(煤煤油、甲醇等油、甲醇等)。l优点优点:质量好质量好,效率高效率高；缺点缺点:渗层成分与深度不易控制。渗层成分与深度不易控制。l 固体渗碳法固体渗碳法l将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳l渗剂为木炭。渗剂为木炭。l优点：操作简单；优点：操作简单；l缺点：渗速慢，劳动条件差。缺点：渗速慢，劳动条件差。l 真空渗碳法真空渗碳法l将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳。通入渗碳气体加热渗碳。l优点优点:表面质量好表面质量好,渗碳速度快。渗碳速度快。真空渗碳炉真空渗碳炉l4、渗碳温度
9、：、渗碳温度：为为900-950。l渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：一般为一般为0.5-2mm。低碳钢渗碳缓冷后的组织低碳钢渗碳缓冷后的组织l渗碳层表面含碳量：渗碳层表面含碳量：以以0.85-1.05为为最好。最好。l热处理：常用方法是渗碳缓冷后，重新加热热处理：常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到到Ac1+30-50淬火淬火+低温回火。低温回火。此时组织为：此时组织为：l表层表层：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)l心部：心部：M回回+F（淬透时）（淬透时）渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织M+F三、三、钢的氮化钢的氮化 l
10、氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。l1、氮化用钢、氮化用钢井式气体氮化炉井式气体氮化炉l为含为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。的中碳钢。l常用钢号为常用钢号为38CrMoAl。l2、氮化温度为氮化温度为500-570l氮化层厚度不超过氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。l3、常用氮化方法、常用氮化方法l气体氮化法与离子氮化法。气体氮化法与离子氮化法。l气体氮化法与气体渗碳法类气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。似，渗剂为氨。l离子氮化法离子氮化法是在电场作用下，是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层相比，氮化时间短，氮化层脆性脆性小。小。离子氮化炉离子氮化炉离离子子氮氮化化法法