06钢的热处理工艺.ppt

4. 回火脆性 钢在回火时会产生回火脆性现象，即在250℃～400℃和450℃～650℃两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降(见图?6.10)。这种脆化现象称为回火脆性。根据脆化现象产生的机理和温度区间，回火脆性可分为两类： 1) 第一类回火脆性(低温回火脆性) 钢在250℃～350℃范围内回火时出现的脆性称为低温回火脆性。因为这种回火脆性产生后无法消除，所以也称它为不可逆回火脆性。回火后的冷却速度对这种脆性没有影响。低温回火脆性产生的原因是由于回火马氏体中分解出稳定的细片状化合物而引起的。为了防止低温回火脆性，通常的办法是避免在脆化温度范围内回火，有时为了保证要求的力学性能，必须在脆化温度回火时，可采取等温淬火。 2) 第二类回火脆性(高温回火脆性) 有些合金钢尤其是含Cr、Ni、Mn等元素的合金钢，在450℃～650℃高温回火后缓冷时，会使冲击韧性下降的现象，而回火后快冷则不出现脆性。这种脆性称为高温回火脆性，有时也称可逆回火脆性。这种脆性的产生与加热和冷却条件有关。 6.1 钢的普通热处理 图6.10 钢的韧性与回火温度的关系 6.1 钢的普通热处理 6.2 钢的表面热处理 许多机器零件，如齿轮、凸轮、曲轴等是在弯曲、扭转载荷下工作，同时受到强烈的摩擦、磨损和冲击。这时应力沿工件断面的分布是不均匀的，越靠近表面应力越大，越靠近心部应力越小。这种工件只需要一定厚度的表层得到强化，表层硬而耐磨，心部仍可保留高韧性状态。要同时满足这些要求，仅仅依靠选材是比较困难的，用普通的热处理也无法实现。这时可通过表面热处理的手段来满足工件的使用要求。 仅对钢的表面快速加热、冷却，把表层淬成马氏体，心部组织不变的热处理工艺称为表面热处理。 按照加热方式，较常用的表面热处理方法有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和电接触加热表面淬火等。 6.2.1 感应加热表面热处理 1. 基本原理 感应加热是利用电磁感应原理。将工件置于用铜管制成的感应圈中，向感应圈中通交流电时，在它的内部和周围将产生一个与电流频率相同的交变磁场，若把工件置于磁场中，则在工件(导体)内部产生感应电流，由于电阻的作用工件被加热。由于交流电的“集肤效应”，靠近工件表面电流密度最大，而工件心部电流几乎为零。几秒内工件表面温度就可以达到800℃～1000℃，而心部仍接近室温。当表层温度升高至淬火温度时，立即喷液冷却使工件表面淬火。图6.11为感应加热表面淬火示意图。 6.2 钢的表面热处理 图6.11 感应加热表面淬火示意图 6.2 钢的表面热处理 电流透入工件表层的深度主要与电流频率有关，频率越高，透入层深度越小。对于碳钢，淬硬层深度与电流频率存在以下关系： 式中 ——淬硬层深度(mm)； f?——电流频率(Hz)。 可见，电流频率越大，淬硬层深度越薄。因此，通过改变交流电的频率，可以得到不同厚度的淬硬层，生产中一般根据工件尺寸大小及所需淬硬层的深度来选用感应加热的频率，见表6-3。 表6-3 电流频率与淬硬层深度的关系 轧辊、火车车轮等大件 10～15 50Hz 工频 大模数齿轮、大直径轴类零件 2～5 2500Hz～8000Hz 中频 中小型零件，如小模数齿轮，中小直径轴类零件 0.5～2.0 200kHz～300kHz 高频 应 用 淬 硬 层 深 度/mm 电 流 频 率 6.2 钢的表面热处理 感应加热设备的频率不同，其使用范围也不同。高频加热表面淬火主要用于中小模数齿轮和轴类零件；中频加热表面淬火主要用于曲轴、凸轮和大模数齿轮；工频加热表面淬火主要用于冷轧辊和车轮等。 2. 感应加热表面热处理的特点 (1) 由于感应加热速度极快，过热度增大，使钢的临界点升高，故感应加热淬火温度(工件表面温度)高于一般淬火温度。 (2) 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC～3HRC，耐磨性也有较大提高。 (3) 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲劳强度。小尺寸零件可提高2～3倍，大尺寸零件可提高20%～30%。 (4) 由于感应加热速度快、时间短，故淬火后无氧化、脱碳现象，且工件变形也很小，易于实现机械化与自动化。 由于以上特点，感应加热表面淬火在热处理生产中得到了