机械制造基础第四章金属材料的改性资料.ppt

2、渗氮 渗氮又称氮化，是将工件置于含氮介质中加热至500～560℃，使介质中分解析出的活性氮原子渗人工件表层的化学热处理工艺 渗氮层深度—般为0.6～0.7mm 渗氮广泛应用于承受冲击、交变载荷和强烈摩擦的中碳合金结构钢重要精密零件，如精密机床丝杆、镗床主轴、高速柴油机曲轴、汽轮机的阀门、阀杆等 工件渗氮后，表面即具有很高的硬度及耐磨性，不必再进行热处理。但由于渗氮层很薄，且较脆，因此要求心部具有良好的综合力学性能，故渗氮前应进行调质处理。 3、碳氮共渗 碳氮共渗是将碳和氮原子都渗入工件表层的一种化学热处理工艺 碳氮共渗的方法有液体碳氮共渗和气体碳氮共渗两种，目前主要使用的是气体碳氮共渗 气体碳氮共渗又分为高温(820～880℃)以渗碳为主的气体碳氮共渗，和低温(560～580℃)以渗氮为主的气体氮碳共渗两类 常用的共渗介质是尿素、甲酰胺和三乙醇胺 气体碳氮共渗的共渗层比渗碳层硬度高，耐磨性、抗蚀性和疲劳强度更好；比渗氮层深度大，表面脆性小而抗压强度高；共渗速度快，生产率高，变形开裂倾向小 应用于自行车、缝纫机、仪表零件，齿轮、轴类等机床、汽车的小型零件，以及模具、量具和刃具的表面处理 （三）钢的表面形变强化 钢的表面形变强化主要用于提高钢的表面性能，已成为提高钢的疲劳强度，延长使用寿命的重要工艺措施。目前常用的有喷丸，滚压和内孔挤压等表面形变强化工艺 本章思考题 热处理的基本原理是什么？ 退火和正火的主要区别？ 什么是调质处理？ 什么是钢的淬透性？ 表面强化的手段有哪些？ 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 机械制造基础第四章金属材料的改性 主讲：仝勖峰 西安电子科技大学 本章内容 热处理的基本概念和基本原理； 钢热处理的分类和应用范围； 钢表面热处理的原理及应用。 金属材料的改性处理 改善金属材料的性能，主要可以通过如下几种途径： 合金化 即加入合金元素，调整材料的化学成分。可显著提高钢的强度、硬度和韧性，并使其具有耐蚀、耐热等特殊性能 热处理 即金属材料通过不同的加热、保温和冷却的方式，使其内部的组织结构发生变化，以达到改善加工工艺性能和强化力学性能的目的 细晶强化 即通过增加过冷度和变质处理细化晶粒，使金属材料的强度、硬度和塑、韧性都得到提高。 冷变形强化 即对金属材料进行冷塑性变形，改变其组织、结构，使强度、硬度提高，而塑性、韧性下降 本节主要介绍钢的热处理、钢的表面强化处理等有关内容 一、钢的整体热处理 钢的热处理(heat treatment)，是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺 通过热处理，能有效地改善钢的组织，提高其力学性能并延长使用寿命，是钢铁材料重要的强化手段 机械工业中的钢铁制品，几乎都要进行不同的热处理才能保证其性能和使用要求。所有的量具、模具、刃具和轴承，70%～80%的汽车零件和拖拉机零件，60%～70%的机床零件，都必须进行各种专门的热处理，才能合理的加工和使用 钢的热处理可分为整体热处理和表面热处理两大类 整体热处理包括退火、正火、淬火、回火 表面热处理包括表面淬火和化学热处理 热处理的基本原理 热处理的过程就是钢的奥氏体化过程，即通过铁、碳原子扩散而实现相变的过程，相变过程是通过形核核长大两个过程完成的，由于珠光体中的铁素体和渗碳体相界面很多，可以形成许多奥氏体晶核，因此，钢的奥氏体化过程是个晶粒细化的过程，也是一个消除内应力和不均匀组织的过程。 热处理的基本原理 热处理的基本原理 奥氏体化的晶粒大小与加热温度和保温时间有很大关系，在相变温度以上，加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒就会长得越大。 热处理的基本原理 钢的奥氏体化晶粒大小对冷却后组织晶粒的大小有直接影响关系，如图所示。钢奥氏体化晶粒细小，冷却后的组织晶粒就小，反之，奥氏体化晶粒粗大，冷却后组织的晶粒也粗大。当然，晶粒越细小，力学性能越好。 热处理的基本原理 奥氏体晶粒的控制方法： 1）控制加热温度：相变点以上30－50摄氏度，不超过100摄氏度。 2）合理的保温时间：为了相变的需要和穿透加热的需要。 3）快速加热、短时间保温。 总之，钢在加热时通过合理控制工艺参数，可以得到细小的奥氏体组织。 （一） 退火和正火 退火与正火主要用于各种铸件、锻件、热轧型材及焊接构件，