钢的表面淬火.pptx

本本 章章 内内 容容感应加热的基本原理感应加热的基本原理快速加热时的相变特点快速加热时的相变特点 高频感应淬火的组织和性能高频感应淬火的组织和性能 高频感应加热淬火工艺高频感应加热淬火工艺高频淬火后的回火高频淬火后的回火高频感应淬火的应用高频感应淬火的应用其它表面淬火方法其它表面淬火方法1感应加热的基本原理感应加热的基本原理1、电磁感应产生感应电流、电磁感应产生感应电流2、感应电流的表面效应、感应电流的表面效应 距表面距表面X厘米处的感应电流厘米处的感应电流强度为：强度为：Ix=Ioexp(-X/)安培安培 当当X=0时，时，Ix=Io X0时，时，Ix15mm 2快速加热时的相变特点 高中频感应加热是一种内热源加热，高、中频感应加热是一种内热源加热，加热速度极快，仅用几秒到十几秒钟的时加热速度极快，仅用几秒到十几秒钟的时间就可使工件表面达到淬火温度，加热速间就可使工件表面达到淬火温度，加热速度高达度高达100/秒以上，这种快速加热条秒以上，这种快速加热条件下进行相变和缓慢加热有所不同。件下进行相变和缓慢加热有所不同。1、加热速度对临界点的影响、加热速度对临界点的影响 奥氏体转变是一个扩散型转变，原子的奥氏体转变是一个扩散型转变，原子的扩散需要时间，当提高加热速度，原子来扩散需要时间，当提高加热速度，原子来不及扩散，使临界温度不及扩散，使临界温度Ac1、Ac3、Acm升高。升高。钢的原始组钢的原始组织对的转变速织对的转变速度也有很大的度也有很大的影响。影响。原始组织越原始组织越粗大，碳的扩粗大，碳的扩散距离越长，散距离越长，临界温度越提临界温度越提高。高。2、对奥氏体均匀化与晶粒长大的影响、对奥氏体均匀化与晶粒长大的影响 奥氏体均匀化及晶粒长大和原子的奥氏体均匀化及晶粒长大和原子的扩散有关，在快速加热时，扩散过程扩散有关，在快速加热时，扩散过程来不及充分进行，因此，奥氏体来不来不及充分进行，因此，奥氏体来不及均匀化，晶粒也来不及长大。及均匀化，晶粒也来不及长大。对过冷奥氏体转变动力学影响对过冷奥氏体转变动力学影响 不均匀的奥氏体中未溶碳化物和高碳、低碳不均匀的奥氏体中未溶碳化物和高碳、低碳区的存在，促使奥氏体区的存在，促使奥氏体转转变，使变，使C曲线左移。曲线左移。改变改变Ms点和马氏体组织形态点和马氏体组织形态 由于低碳区的存在，使由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的升高，淬火钢中的板条板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两量增多。在快速加热淬火时，可以获得两种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。3、对冷却转变的影响、对冷却转变的影响3高频感应淬火的组织和性能高频感应淬火的组织和性能一、高频淬火后的组织一、高频淬火后的组织第第1层层 淬硬层淬硬层 温度温度Ac3 组织：组织：M+AR第第2层层 过渡层过渡层 温度在温度在Ac1Ac3之间，之间，组织：组织：M+AR+F第第3层层 心部原始组织。心部原始组织。温度：温度：Ac1二、高频淬火后的机械性能二、高频淬火后的机械性能1、高频淬火后的另件，其表面硬度往往比普、高频淬火后的另件，其表面硬度往往比普 通淬火高通淬火高23HRc。原因在于：原因在于：高频表面淬火后在另件表层造成压应力；高频表面淬火后在另件表层造成压应力；由于加热速度快，晶粒细小；由于加热速度快，晶粒细小；从不均匀奥氏体中产生的马氏体组织中，从不均匀奥氏体中产生的马氏体组织中，残余奥氏体数量较少；残余奥氏体数量较少；高频淬火后的组织中有两种形态的马氏体，高频淬火后的组织中有两种形态的马氏体，高碳马氏体分散在低碳马氏体中，对低碳马氏高碳马氏体分散在低碳马氏体中，对低碳马氏体起弥散硬化作用。体起弥散硬化作用。2、疲劳强度、疲劳强度 高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了另件的疲劳强度。另件的疲劳强度。疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。3、耐磨性、耐磨性 高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状态综合作用的结果。态综合作用的结果。4、多冲抗力、多冲抗力 随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。4高频感应加热淬火工艺高频感应加热淬火工艺 影响感应加热的工艺参数较多，而且一般是影响感应加热的工艺参数较多，而且一般是通过调整电参数来影响热参数，加热速度又很通过调整电参数来影响热参数，加热速度又很快，只能通过试验方法找到合理的工艺参数。快，只能通过试验方法找到合理的工艺参数。下面阐述的是工艺制定的原则。下面阐述的是工艺制定的原则。一、淬火加热温度的确定一、淬火加热温度的确定 1、化学成分、化学成分 相同成分时，一般均比缓慢加热时的温度要相同成分时，一般均比缓慢加热时的温度要高，具体温度还与加热速度，晶粒大小有关。高，具体温度还与加热速度，晶粒大小有关。2、原始组织、原始组织 原始组织越粗，则淬火温度应越高原始组织越粗，则淬火温度应越高 调质调质组织为回火索氏体，碳化物细小，加热时很容组织为回火索氏体，碳化物细小，加热时很容易溶入易溶入A中，是理想的感应加热前的原始组织中，是理想的感应加热前的原始组织 3、加热速度、加热速度 提高加热速度，相变将在较高温度发生。提高加热速度，相变将在较高温度发生。每一种加热速度下，都有一最佳的加热温度范围，每一种加热速度下，都有一最佳的加热温度范围，硬度可达到最大值。硬度可达到最大值。增加加热速度时，最佳加热温度范围移向高温，增加加热速度时，最佳加热温度范围移向高温，且最佳温度范围变宽。且最佳温度范围变宽。感应加热时，加热速度不是一个常数，当温度超感应加热时，加热速度不是一个常数，当温度超过居里温度过居里温度(770)后，导磁率后，导磁率减小，减小，增加，加热增加，加热速度也随之降低速度也随之降低(W=)。这时要调整电参数，这时要调整电参数，增大输出功率，控制加热速度。增大输出功率，控制加热速度。居理温度居理温度二、加热方式二、加热方式1、同时加热法、同时加热法加热的最大面积加热的最大面积F=变变感感 P总总/Po式中：式中：变变高频变压器的效率高频变压器的效率(0.8)感感感应器的效率感应器的效率(0.8)P总总设备的最大输出功率设备的最大输出功率(kW)Po另件加热所需的单位功率另件加热所需的单位功率(kW/cm2)设备型号设备功率 (kW)最大加热面积(cm2)一次加热连续加热DGF-C-108DGF-200/2.5GP60-CR13-1GP100-C2 100 200 60 100 128 250 54 90 80 100 27 45设备允许的最大加热面积设备允许的最大加热面积2、连续加热淬火法、连续加热淬火法 当另件淬硬当另件淬硬表面积大，一表面积大，一次加热设备功次加热设备功率不足时。率不足时。工件边旋转工件边旋转边下降，喷水边下降，喷水（或淬火液）（或淬火液）淬火。淬火。5高频淬火后的回火高频淬火后的回火 高频淬火后，一般要进行低温回火，以保持高频淬火后，一般要进行低温回火，以保持高硬度的同时，消除淬火内应力和降低脆性。高硬度的同时，消除淬火内应力和降低脆性。回火的方式有回火的方式有炉内回火，炉内回火，自行回火和自行回火和 感应回火。感应回火。6高频感应淬火的应用高频感应淬火的应用一、另件淬硬层的合理分布二、机床主轴轴颈淬火实例二、机床主轴轴颈淬火实例高频设备型号高频设备型号 GP100-C2 型型电源电压电源电压 370389 V屏压屏压 1112 KV屏流屏流 6.57.5 A加热时间加热时间 810 S三、齿轮的表面淬火7其它表面淬火方法其它表面淬火方法 1、激光表面淬火、激光表面淬火 激光的能量密度很高，其聚焦密度可达激光的能量密度很高，其聚焦密度可达108W/cm2（高频淬火为高频淬火为102103W/cm2），），加热速度很快，加热时间是以微秒计的，热量可加热速度很快，加热时间是以微秒计的，热量可通过向心部的快速冷却达到自冷淬火的效果。可通过向心部的快速冷却达到自冷淬火的效果。可获得高于获得高于HRc70的超高硬度和耐磨性。原因为：的超高硬度和耐磨性。原因为：可获得均匀的超细马氏体组织；可获得均匀的超细马氏体组织；碳化物的超细化；碳化物的超细化；残余奥氏体中高密度的位错。残余奥氏体中高密度的位错。2、火焰表面淬火 一般用氧-乙炔焰。温度分布见图：3、电接触加热、电接触加热利用接触电阻产利用接触电阻产 生的热量加热淬火生的热量加热淬火4、电解液加热表面淬火518%Na2CO2H2膜膜