金属热处理及表面处理-C解析.ppt

金属热处理 扎兰屯林业学校 一、金属热处理 在固态下加热金属,并在一定的温度下保温一定的时间,再以一定的方式冷却,通过金属内部的组织转变改变金属性能的工艺。 金属热处理工艺 一般地说，热处理工艺的基本过程包括加热、保温和冷却三个阶段。由于热处理时起作用的主要因素是温度和时间，所以各种热处理都可以用温度—时间曲线来表示，叫做热处理工艺曲线， 临界温度 保温 淬火 回火 加热 冷却 温度 时间 图3-14 热处理工艺曲线示意图 1、常用热处理工艺 常用热处理工艺可分为普通热处理和表面热处理两大类: a.普通热处理包括退火、正火、淬火和回火。 b.表面热处理包括表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。渗碳、渗氮和碳氮共渗又叫化学热处理。 1）退火 退火是将钢件加热，保温后以极缓慢的速度冷却的一种热处理工艺。 退火可以达到的目的：降低硬度，以利于切削加工。细化晶粒，改善组织，提高力学性能。消除内应力，为下一道淬火工序作好准备。提高钢的塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。 常用退火工艺 完全退火、球化退火、等温退火、去应力退火等。 2）正火 正火是将钢件加热，保温后在空气中冷却的热处理工艺。 正火的作用与完全退火相似，两者的主要差别是冷却速度。退火冷却速度慢，获得珠光体组织；正火冷却速度较快，得到的是索氏体组织。因此，同样钢件在正火后强度和硬度比退火高，而且钢的含碳量愈高，用这两种方法处理后的强度和硬度的差别愈大。 3）淬火与回火 （1）淬火 将钢加热至Ac3线或Ac1线以上的某一温度，保温一定时间使之奥氏体化后，迅速冷却，从而获得马氏体组织的工艺叫淬火。 4）回火 将淬火后的钢加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后取出空冷或油冷的热处理工艺过程称为回火。 根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。 a.低温回火 加热温度在150～250℃之间，回火组织为回火马氏体。这种回火主要是为了降低钢中的残余应力和脆性，而保持淬火后得到的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具，滚珠轴承及渗碳件等。硬度一般为HRC58～64。 b.中温回火 加热温度在350～500℃之间, 回火组织为回火屈氏体。中温回火后钢的内应力大大降低，同时具有较高的弹性极限的屈服极限，硬度为HRC35～45。主要用于弹簧元件、锻模等。 c.高温回火 加热温度在500～600℃之间，回火组织为回火索氏体。淬火加高温回火又称为“调质处理”。 它可以消除钢的内应力，获得较高的韧性，使钢具有良好的综合性能。因此，调质被广泛用于要求具有一定强度和较高塑性、韧性的各类机械零件。 调质处理后的硬度一般为HRC25～35。在硬度相同的情况下调质钢的各项力学性能明显高于正火。 5）表面淬火 表面淬火是将钢件表面进行快速加热，使其表面组织转变为奥氏体，然后快速冷却，表面层转变为马氏体的一种局部淬火的方法。 工件 冷却水 冷却水 感应线圈 淬火喷水套 进水 图3-17 感应加热淬火示意图 a. 渗碳 渗碳是向钢的表面渗入碳原子，使其表面达到高碳钢的含碳量渗碳主要有固体渗碳和气体渗碳两种方法，应用广泛的是气体渗碳法。 液体渗碳剂 废气 沙封 加热元件 耐热罐 工件 风扇 图3-18 气体渗碳示意图 b. 渗氮(氮化) 渗氮是将氮原子渗入钢件表面，形成以氮化物为主的渗氮层，以提高渗层的硬度、耐磨性、抗蚀性、疲劳强度等多种性能。渗氮种类很多，有气体渗氮法、盐浴氮化法、软氮化、离子氮化等。 二、 金属的表面处理 3.2.1表面防护 为防止金属腐蚀而采用各种方法叫金属表面防护。常用的金属表面防护方法有表面涂层和表面转化膜工艺。 3.2.2 金属的表面改性 金属的表面改性也称表面优化，就是借助于离子束、激光、等离子体等新技术手段，改变材料表面及近表面的组分、结构与性质， （1）电镀Electroplate 金属涂层是与被保护金属不同的材料，其作用是把介质与金属隔开，达到防腐的目的。形成金属涂层的工艺主要有电镀、化学镀、喷镀、热镀等。其中电镀是目前我国应用最广的一种价廉而有效的防护方法。 （2）电泳涂装 电泳涂装是一种水溶性漆液施工方法。其原理是在外加电场的影响下，漆液中的带电胶体粒子在水溶性分散介质中作定向移动，沉积到作为阳极工件的表面上，形成涂层。水溶性漆用树脂，有环氧酯、丙烯酸、聚氨酯、酚醛和醇酸等水溶性漆品种。 （3）静电喷漆electrostatic spray paining 此法是使已雾化的油漆微粒在直流高压电场中带电，而在静电场的作用下，带电油漆微粒迅速地向异极性的工件表面结集成膜。 （1）钢的氧化处理Black oxide 钢在加热的硝酸钠、氢氧化钠水溶液中氧化处理。 钢氧化处理后零件表面上能生成保护性磁性氧化铁（Fe3O4）和氧化亚铁 膜。膜的