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钢的表面热处理工艺讲述

钢的表面热处理工艺 表面淬火 化学热处理 工艺的核心:使零件具有“表硬里韧” 的力学性能。 一.表面淬火( Surface Hardening ) 定义:是一种不改变钢表层化学成分,但 改变表层组织的局部热处理工艺。 2) 工艺特征:通过快速加热使钢的表层奥 氏 体化,然后急冷,使表层形成马 氏体组织,而心部仍保 持不变。 3)表面淬火用钢: 选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。 4)表面淬火加工的方法: 感应加热( 高、中、工频 )、火 焰加热、电接触加热法等。 1.感应加热表面淬火 1)感应加热的基本原理: * 感应电流 --- 涡流 * 集肤效应 2)工艺要求: * 表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理, 以保证零件有良好的基体。 * 表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理, 以降低淬火应力和脆性。 3)生产特点: 淬火件的质量好; 工件变形小;不易 氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。 设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量 生产。 2.火焰加热表面淬火 1)火焰加热表面淬火的基本方法 2)火焰加热表面淬火的特点: *设备简单, 操作方便, 成本低。 *淬火质量不稳定。 *适于单件、小批量及大型零件的生产。 二.化学热处理 ( Chemical Heat Treatment ) 一)定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过 加热、保温,使介质中一种或几种元 素原子渗入工件表层,以改变钢表层 的化学成分和组织的热处理工艺。 二) 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。 三) 化学热处理进行的条件: 1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而 且具有较大的扩散能力。 2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的溶解度或能 与之化合, 形成化合物。 四) 化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮 共渗; 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。 1.钢的渗碳 ( Carburize of steel ) 1)定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 2)目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 3)用钢: 低碳钢和低碳合金钢。 4)方法: 固体、气体、液体渗碳。 固体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 5)工艺: 加热温度为900~950℃; 渗碳时间一般为3~9小时; 6)渗碳后的组织: 20钢渗碳缓冷组织 ( 化染 ) 580 ? 表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体 7) 渗碳后的热处理工艺 淬火 7) 渗碳后的热处理工艺 8) 热处理后的组织 低碳M回+F M回+Cm+A残 低碳 合金钢 F+P M回+Fe3C+A残 低碳钢 9)常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。 20CrMnTi 钢渗碳层组织 ( 化染 ) 320 ? 渗碳体( 白色块状 ) + 高碳M( 兰色针状 ) + 残余A( 棕黄色 ) 2.钢的渗氮 ( Nitridation of steel ) 1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。 3)用钢: 中碳合金钢。 4)方法:气体渗氮。 5)工艺:加热温度500~600℃; 保温时间0.3~0.5mm/20~50h。 6)热处理特点: 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。 7)渗氮处理后的组织 表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回。 8)常用的钢种 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。 38 CrMoAl 气体渗

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