6.钢的热处理(3).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6,钢的热处理（,3,）,6-7,钢的表面淬火,一、感应加热表面淬火,集肤效应,:,电流频率越高,涡流集中的,表面层越薄,.,感应加热设备,高频感应加热淬火,200300KHz 0.50.2mm,中小模数齿轮、中小尺寸轴类,中频感应加热淬火,2500800Hz 210mm,大中模数齿轮、较大尺寸轴类,工频感应加热淬火,50Hz 1015mm,大直径轧辊、火车车轮,适用材料：中碳钢、中碳合金钢,45 40Cr 40MnB,预先处理：正火或调质,感应加热表面淬火特点,过热度大（,Ac,3,以上,80150,），得到细,隐晶马氏体，硬度高,2HRC3HRC,。,残余压应力，提高疲劳强度。,氧化脱碳少，变形小。,温度、淬硬层易于控制。,传动轴淬火,斧子淬火,齿轮、链轮淬火,工件内孔淬火,感应加热表面淬火件的技术条件,1,、表面硬度,P119,表,5-1,2,、淬硬层深度 表,5-2,3,、预先热处理要求,:,调质、正火,二、,火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火,特点,设备简单、成本低、灵活性大。,淬硬层,26mm,，太深易过热，质量较难控制。,单件、小批量生产，大型零件表面淬火。,6-8,钢的化学热处理,将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素深入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能的工艺。,渗碳,渗氮,碳氮共渗,一、渗碳,目的：,提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。,心部仍保持良好的塑性和韧性。,应用：,受磨损和较大冲击载荷的零件。,（齿轮、活塞销、套筒）,渗碳方法,气体渗碳,介质：,煤油、苯、甲醇,反应：,2CO CO,2,+C,H,2,+CO H,2,O+C,C,n,H,2n,nH,2,+nC,气体渗碳炉,固体渗碳,介质：,木炭、碳酸盐（,BaCO,3,Na,2,CO,3,）,反应：,BaCO,3,BaO+CO,2,CO,2,+C 2CO,2CO CO,2,+C,特点：,设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差，,质量不易控制。,固体渗碳剂,渗碳用钢,C,：,0.080.25%,，对于要求较高或较大截面的零件，含碳量达,0.30%,。,低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时间渗碳晶粒易于长大，重要零件,(,如汽车、拖拉机齿轮等,),都用低碳合金渗碳钢。合金渗碳钢中常加入,Cr,、,Ni,、,Mo,、,W,、,V,、,Mn,、,B,和,Ti,等元素。,常见的防渗方法,预留余量切除法：即在零件不应渗碳的部位，预先留出比渗碳层稍厚的加工余量，渗碳后再用机械方法把这部分切除。这种方法比较可靠，但材料和工时的损失较大，形状复杂的零件，要切除余量也较困难。而且不能进行直接淬火。,涂料法：用,1,3,铅丹和,2,3,氯化铜加上占两种材料总量,1015,的松脂混合，溶于有机溶剂,(,酒精、汽油,),中成糊状，用毛笔涂于不需渗碳部位，厚度约,0.71.0mm,，干燥后再涂一层。,镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为,0.020.04mm,的铜层，可以比较可靠的防止碳的渗入。,渗碳工艺,温度：,900950,时间：决定于渗层厚度要求（,124,页表）,渗碳层厚度,碳钢：表面到过渡层一半处。,过渡层：出现铁素体开始至心部原始组,织为止。,合金钢：表层至心部原始组织。,低碳钢渗碳缓冷后的显微组织,渗碳后的热处理,直接淬火,工艺简单、生产效率高。,节约能源、成本低。脱碳倾向小。,组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。,变形较大。为了减少淬火时的变形,渗碳后常将工件预冷到,830,850,后淬火。,适用于本质细晶粒钢。,一次淬火,心部要求高的合金钢，略高于心部,Ac,3,；,受载不大但表面性能要求高的零件，,Ac,1,以上,3050,。,适用本质细晶粒钢。,二次淬火,力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢；,第一次,，,Ac,3,以上,3050,，改善心部组织，消除表面网状二次渗碳体；,第二次，,Ac,1,以上,3050,，表层获得细马氏体和均匀分布的粒状渗碳体；,工艺复杂，生产率低，成本高，变形大，只用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。,渗碳件的一般工艺路线,锻造,正火,机械加工,渗碳,局部镀铜,淬火,+,低温回火,精加工,钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能,组织：表层 高碳回火马氏体,+,碳化物,+,残余奥氏体；,心部 低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体）,表面硬度高，,58HRC64HRC,，,耐磨性好；,心部韧性好，硬度较低。未淬硬：,137HB183HB,淬 硬：,30HRC45HRC,疲劳强度高。,图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中不允许硬度高的部位应注明。,二、渗氮,气体渗氮,氨被加热分解出活性氮原子，氮原子被钢吸收并溶入表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。,常用的氮化钢：,35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA,等。,2NH,3,3H,2,+2N,与渗碳相比特点：,温度低（,500600,）,时间长（,20h50h,），,0.3mm0.5mm,氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性,氮化件的组织和性能,高硬度（,1000HV1100HV,），,高耐磨性、热硬性（,Fe,4,N,Fe,2,N,）。,表面压应力提高疲劳强度。,温度低，变形小。,耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）,。,氮化用钢,35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA,等,应用,发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、气轮机阀门等要求耐磨性、精度、耐热、耐蚀件。,离子氮化,在低真空度的容器内，保持氮气的压强为（,110,）,133.32Pa,，在,400700V,的直流电压作用下，使电离后的电离子高速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表层。,周期短，仅为气体渗氮,1/31/4,；,表层不易形成白色脆性层。,离子氮化,三、碳氮共渗,工艺,介质：煤油、氨气,温度：,830 850,时间：,12h,渗层：,0.2mm0.5mm,性能,含氮马氏体耐磨性好。,比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。,6-9,热处理工艺缺陷与零件结构,一、热处理工艺缺陷及防止措施,1,）硬度不足或出现软点,亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。,表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组织。,冷却速度不足或冷却不均匀。,淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却速度。,2,）,零件变形与开裂,正确选材、合理设计。,淬火前进行相应的退火或正火，细化晶粒、均匀组织。,严格控制淬火加热温度。,采用适当的淬火方法。,淬火后立即回火。,二、热处理零件的结构工艺性,设计倒角,避免厚薄悬殊,形状对称,三、热处理工序位置的安排,退火、正火的工序位置,毛坯生产 退火或正火 机械加工,调质的工序位置,下料 锻造 正火（或退火）机械粗加工,调质 机械精加工,淬火的工序位置,下料 锻造 正火（或退火）机械粗加工,淬火、回火 磨削,感应加热表面淬火的工序位置,下料 锻造 退火（正火）机械粗加工 调质,机械半精加工 感应加热表面淬火、低温回火 磨削,渗碳的工序位置,下料 锻造 正火 机械粗加工,局部渗碳时其它部位镀铜 渗碳、淬火低温回火,磨削,