第11章钢的化学热处理.ppt

四、加速氮化的方法 1、离子氮化 利用高压电场在含 氮的稀薄气体中引起 辉光放电，使气体电 离，产生活性氮原子 渗入工件表面的过程。 离子氮化的特点 ①氮化速度快，生产周期短 a)阴极溅射作用使表面活化，促进了氮化反应 b)氮的正离子在电场的作用下，轰击表面，产生溅射的同时，氮原子直接进入金属，渗入速度快。同样的氮化层深度，时间仅为气体渗氮的1/2~1/3. ②氮化层质量好 阴极溅射有抑制脆性相生成的作用，避免生成脆性的ε相，明显提高了氮化层的韧性和疲劳强度。 ③工件变形小 加热温度低，时间短 ④氮化前不需去钝化处理，阴极溅射能有效除去钝化 工艺特点： 对材料的适应性强。渗氮用钢、碳钢、合金钢和铸铁都能进行离子渗氮，但专用渗氮钢（如38CrMoAlA）效果最佳。 缺点：投资高，温度分布不均，测温困难和操作要求严格等。 2、洁净氮化 在氮化气氛中加入氯化铵，可洁净工件 表面而促进氮的渗入。 NH4Cl→NH3+HCl 工件表面的氧化膜被除去 Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2O AlCl3+NH3→AlN+3HCl 3高频气体氮化 是零件在氮化气氛中用高频感应加热而进行氮化的工艺。 优点：氮化速度快、生产周期短、变形小、表面硬度高、抗蚀性好和耗氨量少等 五、氮化层质量的检查 1、氮化层的深度 （1）断口法 出炉后在凹槽处敲断， 用25倍带刻度的放大镜 测量，氮化层组织较细 呈瓷状，中心组织较粗， 很易区分。 （2）金相法 将氮化试棒制成金相试样，腐蚀后在显微镜下 测量。 2、氮化层硬度 氮化层很薄，一般用载荷较小的维氏硬度，10kg负载。 3、氮化层的脆性 一般用维氏硬度压痕形状来评定； 1、2级为合格， 3、4级为不合格 1 感应加热的基本原理是什么？根据感应电流频率的不同，感应加热分为类型？得到的淬硬层深度是多少？ 2 快速相变的特点有哪些？ 3 高频淬火后的机械性能有哪些特点？ 4 化学热处理的基本过程有哪些？ 5 什么叫纯扩散？什么叫反应扩散？ 6 某齿轮要求具有高的耐磨性，并承受一定的冲击载荷，拟采用下列材料和热处理工艺： （1）45钢的淬火和低温回火；（2）45钢的高频淬火和低温回火；（3）T8钢淬火和中温 第九～十章 习题 回火；（4）20钢渗碳淬火和低温回火。你认为哪种工艺比较合适？为什么？ 7 确定下列零件的热处理工艺，并制定简明的工艺路线： （1）某机床变速箱齿轮，要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，且选用45钢； （2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴颈部要求耐磨（50～55HRC），材料选用45钢； （3）柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有较高的硬度（HRC60），心部有较好的韧性（Ak50J),材料选用15钢； （4）镗床和镗杆，在重载荷作用下工作，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合力学性能，材料选用38CrMoAlA。 1 渗层淬火组织 根据表面碳含量、合金元素和淬火温度，渗层淬火组织可分两类： （1）表面无碳化物，自表面至中心，依次由高碳马氏体＋残余奥氏体逐渐过渡到低碳马氏体； （2）细小针状马氏体＋残余奥氏体＋细小颗粒状碳化物→高碳马氏体＋残余奥氏体→逐步过渡到低碳马氏体。 渗碳后钢的组织与性能 2 渗碳层组织对性能影响 （1）渗碳层碳化物的数量及分布： 细小隐晶M组织的基体上均匀分布着适量的粒状碳化物为最好，耐磨性和接触疲劳强度较高； 而粗大块状和网状碳化物会破坏基体的连续性而引起脆性，易造成疲劳麻点和表面剥落； （2）残余奥氏体量不易过多； （3）心部组织应为低碳马氏体，贝氏体、屈氏体，索氏体为好，不允许有大块、多量游离F； （4）渗碳淬火后表面处于压应力状态，有利于疲劳强度。 三、渗层淬火组织及对性能影响 3 渗层性能与表面碳量、渗层深度关系 总体上硬度、耐磨性、疲劳强度随表层C%↑,渗层深度↑而提高，冲击韧性随C%↑而降低。 但C%↑过高，渗层深度过大，硬度、耐磨性、疲劳强度反而下降。 例如：疲劳强度开始随表层C%↑而提高，到0.93时具有最高值，然后下降。 渗碳层表面碳浓度（C％） 0.8 0.93 1.15 1.42 疲劳强度 ×107N/m2 85.3 92.1 82.3 66.6 渗碳层深度及工艺路线 渗碳层深度：0.5~2mm 采用渗碳工艺的零件的加工工艺路线： 锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火→低温回火→精加工→成品 1、黑色组织 在含Cr，Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在渗层表面组织中出现沿晶界呈现断续网状