B第四章钢的表面淬火.ppt

第四章 钢的表面淬火 主讲 周潘兵 温故知新 1、钢的普通热处理包括哪些工艺? 正火、退火、淬火和回火，统称“四把火”。 2、什么是调质？调质处理后钢的组织和性能怎样？ 淬火后高温回火得到回火索氏体组织的复合热处理工艺称调质。 调质后的组织具有较好的综合力学性能。 3、什么是钢的淬透性？ 钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。 低碳钢 ：可满足心部要求， 表面要求不能满足； 高碳钢： 可满足表面要求， 心部要求不能满足； 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理, 也叫表面淬火。 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。 表面淬火 按照实现方式，表面淬火可分为： 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火 实现表面淬火的基本条件是有足够的能量密度提供表面加热，使表面有足够的速度达到相变点以上的温度，属非平衡加热。 感应加热表面淬火 是利用感应电流（涡流）通过工件产生的热效应使工件表面局部加热，然后快速冷却获得马氏体组织的工艺。 感应加热表面淬火分类 感应加热表面淬火原理 感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，靠近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行150-180℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。 电流频率与淬硬深度的关系 在淬火温度状态下，电流透入深度与感应电流的频率有关，如下式所示： 感应加热表面淬火特点 高频感应加热时，加热速度快，过热度大（Ac3以上80℃～150℃) ，因此淬火组织细小，成分不均匀，所以淬火组织硬度高，耐磨性好。 表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力, 显著提高工件的疲劳强度。 因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。 加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。 工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂的零件的感应器不易制造。 感应加热表面淬火应用范围 ?一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。 为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采用调质或正火。 感应加热淬火零件的加工工艺路线为： 下料----锻造----调质或正火---切削加工---感应加热淬火+低温回火----精加工----检验 火焰加热表面淬火 火焰加热表面淬火是用乙炔－氧或煤气－氧等火焰加热工件表面，进行淬火。??? 火焰加热表面淬火和高频感应加热表面淬火相比，具有设备简单，成本低等优点。但生产率低，零件表面存在不同程度的过热，质量控制也比较困难。因此主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧辊等）的表面淬火。 * * 截面较大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。 心部：硬度低，韧性高 在生产中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。 表面：硬度高，耐磨 表面和心部性能要求不同的零件实例 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都不能满足其要求。 解决这一问题的方法是表面热处理和化学热处理? 让我们首先学习一下表面热处理吧。。。。。。 钢在非平衡加热时的相变特点：p77～78 1.在一定的加热温度范围内，临界点随加热速度的增加而提高。 2.奥氏体成分不均匀性随加热速度的增加而增大。 3.提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。 4.快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体的回火有明显的影响：①减小过冷奥氏体的稳定性，使“C”曲线左移； ②亚共析钢马氏体转变后，在原铁素体区出现低碳马氏体，原珠光体区出现高碳马氏体； ③表面淬火得到的马氏体回火时，硬度下降较快。 大型零件，如直径大于300mm 的轧辊及轴类零件 10~15 以上 50 工频感应加热 中大型，如直径较大的轴，大中等