表面工程学-第四章分析.ppt

第四章 表面淬火和表面形变强化技术 在表面工程技术中，不需要外加其它材料，主要依靠材料自身组织与结构转变来进行表面改性的工艺主要有两类： 一、表面淬火与退火技术 二、表面形变强化技术 特点：工艺简单、效果显著、应用广泛 一 表面淬火技术 （一）原理： 定义： 采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（对亚共析钢）或者Ac1（对过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程。 注意：凡是能通过整体淬火强化的金属材料，原则上都可以进行表面淬火。 适用对象： 中碳钢、球墨铸铁（C含量：0.35%－1.20%） （二）技术特点： 一般而言，表面淬火时加热速度和冷却速度很快，使得它与普通淬火技术在相变过程及特征上有较大区别。具体表现有： 1、材料经表面淬火后的硬度值比普通淬火后的要高 2、表面淬火处理之前常需要进行预先热处理（调质、正火、球化退火处理） （三）表面淬火层的组织与性能 ： 1. 表面淬火层的组织： 工件表面淬火以后的金相组织与加热 温度沿试样横截面有关，一般可分为淬硬 区、过渡区及心部组织三部分。如图所示： 此外，表面淬火后的组织及其分布还 与钢的成分、淬火工艺及其参数、工件尺 寸等因素有关。 2. 表面淬火层的性能： 在正常情况下，表面淬火层的硬度一般比普通淬火工艺的高2~5HRC,淬火后工件的耐磨性也比普通淬火要好。 此外，表面淬火还可以在零件表面产生压应力，抑制裂纹的萌生与扩展过程，因而能大幅提高轴类零件的疲劳强度并使其缺口敏感性下降。 （四）分类： 感应加热淬火 火焰淬火 激光淬火 电子束淬火 电阻加热淬火 第一节 感应加热淬火技术 一、感应加热淬火技术的基本原理： 基本过程： 将工件放在有足够功率输出的感应线圈中， 在高频交流磁场的作用下，产生很大的感应电 流，并由于集肤效应而集中分布于工件表面， 使受热区迅速加热到钢的相变临界温度Ac3或Accm 之上，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表 面获得马氏体。如右图所示： 基本原理： 吸收功率P 式中：R0 为工件圆柱的半径（mm），I 为感应器 中的电流（A）ρ 为被加热材料的电阻率（Ω·m） μ为磁导率（H/m）, 为使用的电流频率（Hz） 注： 称为吸收因子 电流导入深度δ 二、工艺流程： 三 、技术特点： 感应加热淬火技术是应用最广泛 的 表面淬火技术 特点： (优点)可大幅度提高材料表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 (缺点)1、设备成本较高； 2、尖角效应：感应加热时，容易使零件的尖角棱边处过热； 3、一般只适合形状简单的零件。 改进：高频感应冲击淬火 第二节 火焰加热表面淬火技术 一、基本原理： 将高温火焰或燃烧 着的炽热气体喷向工件 表面，使其迅速加热到 淬火温度，然后在一定 淬火介质中冷却。 二、技术特点： 火焰加热表面淬火技术是应用历史最长的表面淬火技术之一 (优点)设备费用低，方法灵活，简便易行，可对大型零件局部实现表面淬火。 (缺点)生产效率低，淬硬层的均匀性较差，质量控制比较困难。 三、适用范围： 主要用于单件、小批量生产及大型齿轮、轴、轧辊、导轨等 四、组织特征：过渡区较宽 第三节 激光淬火与电子束淬火技术 一、激光淬火技术的