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Materials and Forming Technology 吉林大学珠海学院－工程材料与成形技术基础 第三章 钢的热处理 第三节 钢的表面热处理 第五节 热处理工艺的应用 （Heat Treatment of Steel ) 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 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? 一、钢的表面淬火 钢的表面淬火是通过对钢表面进行快速加热后，使表层获得奥氏体组织，待热量还没有传导到钢件心部时，以大于临界速度的冷速快冷到室温，使表层获得马氏体组织而心部仍保持淬火前的组织状态的热处理工艺方法。 1、感应加热表面淬火 感应加热表面淬火示意图 集肤效应示意图 淬火层深度(δ)与电流频率( f )的关系: δ = (500-600) / （mm） （1）高频 淬硬层深度 0.5-2mm. 主要用于中小型零件的表面淬火。 （2）中频 淬硬层深度 2-8mm. 主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。 （3）工频 淬硬层深度 10-15mm. 主要用于淬硬层较深的较大型零件的表面淬火。 （4）超音频 淬硬层深度介于高频与中频之间 淬火后可获得基本上能沿零件轮廓分布的淬硬层 。 感应加热表面淬火零件的一般工艺路线为： 2、火焰加热表面淬火 二、化学热处理 把工件置于一定活性的介质中加热、保温，使介质分解出活性元素渗入工件的表层，以改变表层的化学成分，从而使表层与心部具有不同成分与组织性能的工艺方法，称为表面化学热处理 。 化学热处理的基本过程: （2）吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶 解。 （3）扩散: 活性原子由零件表面向内部扩 散, 形成一定的扩散层。 （1）分解: 化学介质在高温下释放出待渗 的活性原子。 2CO CO2 +〔C〕 2NH3 2[N]+3H2 1、钢的渗碳 渗碳就是把钢件置于渗碳介质中去，加热到高温（900-950℃的单相奥氏体区），保温足够时间后，使渗碳介质中分解出活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳、心部仍保持原有成分的热处理工艺。 1%C P+Fe3CⅡ 0.2%C F + P少 表面 中心 零 件 P P+F 一般渗碳件的工艺路线为： 2、钢的渗氮 把钢件置入渗氮介质中，加热到规定温度，保温足够时间后，依靠渗氮介质中分解出活性氮原子渗入钢件表层，从而提高工件表层的硬度、耐磨性、疲劳性能和耐蚀性的一种化学热处理方法。 （1）耐磨渗氮 （2）耐蚀渗氮 渗氮零件的工艺路线： 第五节 热处理工艺的应用 一、热处理缺陷 1、过热、过烧 2、氧化、脱碳 3、变形、开裂 二、热处理工件的结构工艺性 1）避免尖角和棱角 2）避免厚薄悬殊的截面 3）尽量采用封闭结构 。 4）尽量采用对称结构。 5）尽量采用组合结构，把整体件改为组合件。 （1）预先热处理的工序位置 1）退火、正火工序的位置 2）调质的工序位置 三、热处理工序位置安排 （3）最终热处理工序位置 1）整体淬火 2）表面淬火 3）渗碳工序 4）渗氮工序 例题：一车床主轴由45钢制造，为传递力的重要零件，它传递一般载荷，轴颈处要求耐磨。热处理技术条件为：整体调质，硬度220-250HBS；轴颈处表面淬火，硬度50-52HRC。 该轴的制造工艺路线为： 下料→锻造→（ ）→机加工（粗）→ （ ）→机加工（半精加工）→轴颈处 （ ）→磨削 3-11 直径为10mm的共析钢小试样加热到相变点A1以上30℃，用图所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属什么热处理方法。 完全退火 等温退火 等温淬火 分级淬火 水淬 油淬 正火 P 等温退火 g P 完全退火 f S 正火 e B下 等温淬火 d T＋M＋A残 油淬 c M＋A残 分级淬火 b M＋A残 水淬 a 组 织 热处理方式 ? * * *