感应加热表面淬火.ppt

主要内容 金属表面形变强化 表面热处理 金属表面化学热处理 离子束表面扩渗处理 高能束表面处理 离子注入表面改性 （一）形变强化的主要方法 3、喷丸表面质量及影响因素 （1）喷丸表层的塑性变形和组织变化 金属表面经喷丸后，表面产生大量凹坑形式的塑性变形，表层位错密度大大增加，而且还会出现亚晶界和晶粒细化现象。喷丸后的零件如果受到交变载荷或温度的影响，表层组织结构将产生变化，由喷丸引起的不稳定结构向稳定态转变。 如：渗碳钢表层存在大量残余奥氏体。喷丸后，这些残余奥氏体转 变成马氏体而提高零件的疲劳强度。 （2）弹丸粒度对喷丸表面粗糙度的影响 表面粗糙度随弹丸粒度的增加而增加。 （3）弹丸硬度对喷丸表面形貌的影响 8.2 表面热处理 8.2.1 表面热处理技术 一、 传统表面热处理技术 二、 几种新型表面热处理技术 一、 传统表面热处理技术 感应加热表面淬火 1. 感应加热表面淬火的特点 2. 感应加热表面淬火原理 3. 感应加热表面淬火设备 4. 感应加热表面淬火工艺 5. 感应加热表面淬火的应用 火焰加热表面淬火 * * 第八章 表面改性技术 表面改性定义： 采用某种工艺手段使材料表面获得与基体材料的组织结构、性能不同的一种技术。 材料经表面改性处理后，既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能。 8.1 金属表面形变强化 一、表面形变强化原理 原理：通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层，此形变硬化层的深度可达0.5mm~1.5mm。 形变硬化层中产生两种变化： （1）在组织结构上，亚晶粒极大地细化，位错密度增加，晶格畸变度增大。 （2）形成了高的宏观残余压应力。 作用：提高了金属表面强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强度 1、滚压 主要有滚压、内挤压和喷丸 二、形变强化的主要方法及应用 图 表面滚压强化示意图 2、喷丸 利用高速弹丸强烈冲击零部件表面，使之产生形变硬化层并引进残余压应力。 广泛应用在弹簧、齿轮、链条、轴、叶片、火车轮等零部件，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐点蚀能力。 （二）喷丸表面形变强化工艺及应用 2、喷丸强化用的设备 按驱动弹丸的方式可分为机械离心式弹丸机和气动式弹丸机两大类。 1、喷丸材料 铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸、陶瓷丸、聚合塑料丸、液体喷丸介质 黑色金属制件可以用铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷丸 有色金属和不锈钢件需采用不锈钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。 模具表面处理常用二氧化硅液态喷丸 （1）机械离心式喷丸机 功率小，生产效率高，喷丸质量稳定，但设备制造成本高。 适用于要求喷丸强度高、品种少批量大、形状简单尺寸较大的零部件。 （2）气动式喷丸机 适用于喷丸强度低、品种多、批量少、形状复杂、尺寸较小的零部件。 （4）喷丸表层的残余应力 喷丸后的残余应力来源于表层不均匀的塑性变形和金属的相变，其中 以不均匀的塑性变形最重要。 工件喷丸后，表层塑性变形量和由此导致的残余应力与受喷材料的强 度、硬度关系密切。材料强度高，表层最大残余应力大，但压应力层深 度较浅。反之，强度低的材料表层残余应力较小，但压应力层深度较 深。 在相同喷丸压力下，大直径弹丸产生的压应力较低，压应力层较深； 小直径弹丸产生的表面压应力较高，压应力层较浅。 定 义 对零部件表面进行加热、冷却、改变表层组织和性能，不改变其表层成分的热处理工艺。也称作表面淬火技术。 表面淬火的原理 零件表面材料快速加热到相变临界点(AC3（亚共析钢）或者AC1（过共析钢）)以上而转变为细小的奥氏体组织，心部材料仍保持在相变临界点以下，保持原有组织。其后用快速冷却，达到淬火目的，获得微细的马氏体组织，提高零件的表面硬度和耐磨性，零件心部未发生相变。 表面淬火工艺主要有： 感应加热表面淬火、脉冲表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、浴炉加热表面淬火、电解液加热表面淬火及表面保护加热处理等。 表1 传统表面处理技术 1. 感应加热表面淬火特点 ① 感应加热时，由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到Ac3以上很高的温度，而工件心部仍处于相变点之下。中碳钢高频淬火后，工件表面得到马氏体组织，往里是马氏体加铁素体加屈氏体组织，心部为铁素体加珠光体或回火索氏体原始组织。 ② 升温速度快，保温时间极短。和一般淬火相比，淬火加热温度高，过热度大，奥氏体形核多，又不易长大，因此淬火后表面得到细小的隐晶马氏体，故感应加热表面淬火工件的表面硬度比一般淬火的高2～3HR