淬火89553.doc

1 淬.火 淬火涉及应用的范围最宽。此工艺是把钢加热到临界温度以上，保持 一定的时间，然后把处于高温的零件放入液体、气体或固体中急冷。经过此工序处理将使中高含碳量的材料具有高抗拉强度、高脆性、低延展性和高内应力。这些状况要靠随之进行的回火工艺来调整。 淬火时的冷却速度必须足够快，使之即刻形成最大的硬度和机械性 能。冷却速度在盐水中最快，在水中次之，在油中再次之，在空气中最慢。 含碳量低于0.20%的钢淬火不起作用，除非像渗碳或氰化处理那样增 加表面的含碳量。 尖角、槽口和突变截面淬火时易引起变形和开裂。 更确切地说淬火可以按下列术语分类说明： （a） 淬火硬化 （b） 表面硬化 （c） 感应（或火焰）硬化 （d） 时效硬化 1.1 淬火硬化 此工序是把黑色金属或合金加热到临界温度范围（与成分有关）以上， 随后进行淬火（与成分和截面形状有关）。改变金相组织获得所需的机械性能。大部分零件淬火后随即进行回火处理。 1.2 表面硬化（表面淬火） 此工艺是要使铁基合金表面获得比内部相当高的硬度。典型的表面硬化工艺是： (a) 氰化 (b) 渗碳 (c) 碳氮共渗 (d) 渗氮 (e) 感应淬火 (f) 火焰淬火 表面硬化深度与时间和温度有关。所以表面硬化深度增加，其成本也 相应增加。表面硬化的主要目的是得到一个高硬度表面以抵抗磨损。芯部要有足够的硬度和韧性来支承其硬表面。表淬深度过深不仅需要时间长，而且芯部塑性降低，导致形成高碳、高硬脆性。 1.2.1 氰化 此工艺是把碳和氮同时加入到固体铁基合金中，过程是把固体铁基合金放入氰化物熔浴中并加热到临界温度范围以上，然后进行淬火。 氰化的主要优点是速度快、消耗低。氰化深度一般不超过0.015。 氰化处理的钢通常含碳量不大于0.20%。 1.2.2 渗碳 此工艺是将工件放入固态、液态或气态含碳物质中并加热到临界温度 范围以上，而将碳渗入铁基合金。碳深入到钢中的深度取决于时间及温度。 渗碳深度是时间平方根的函数。因此，这就涉及到零件的经济性和其 最终性能。所以在制定所需渗碳深度时要谨慎。 渗碳深度可简单地按下式计算： C.D. = K T C.D. = 要求的渗碳深度 K．= 取决于渗碳温度的常数，通常取值为0.019，用于渗碳温度为1700℉，此温度是常用的渗碳温度。 T．= 需要的时间 此公式的应用，例如： 渗碳深度为0.038，在1700℉时最少4 小时。 渗碳深度为0.076，在1700℉时最少16 小时。 实际应用中广泛标明的合适的渗碳层深度（不能出现薄的芯部支承厚的渗碳层现象）是渗碳层厚度与芯部尺寸的比值为1/3 比2/3。例如，一个衬套的壁厚是0.250，其最大渗碳深度按比例应是0.250 的1/6 或0.041。必须记住渗碳是从两面同时进行的，所以1/6 的渗碳深度等效于1/3 的渗碳层厚度。这个比例用在齿轮齿上时，在节线处的齿厚上给出渗碳层厚度。 实心圆柱截面（销、轴等），渗碳深度应规定必须和使用要求相一致。很明显，一个1的圆轴可以表明用1/32或1/16表面渗碳深度来满足使用寿命。这里所用的表面渗碳深度不依据于1/3 表面厚度与2/3 芯部厚度的关系。后者需要表面深度为0.167，此深度是既不希望也不经济。 渗碳用钢的含碳量一般为0.20%左右。 渗碳的目的是得到一个硬而耐磨的表面。应注意，所有渗碳件必须通过加热和淬火的方式进行硬化。 1.2.3 碳氮共渗 这是一个表面硬化工艺，被加热的钢在气体气氛中同时吸收碳和氮。 根据淬火重量及所要求的性能，零件可在油中或是在空气中进行淬火。 1.2.4 渗氮 这是一个表面硬化过程，通过在某一适当温度（低于较低的临界温度范围）下进行保温并与含氮材料接触而使氮渗入固体铁基合金中，通常是氰或适当成分的熔融氰化物。氰化后不需要进行淬火。 钢的选择和适宜的状态（热处理并除去大部分的内应力）十分重要。 渗氮周期相当长，这取决于要求的硬化深度。一个50 小时的周期将得到 约0.015的深度。深度在0.005 – 0.007之间时，其硬度值将超过900布氏硬度值。 渗氮前除去所有脱碳表面是十分重要的。或者形成的表面易于进行刨削。 由于不需要淬火，所以零件几乎没有变形，除非是特别不规则的形状。 小的变形通常发生在实心圆柱体工件上。环形件和角形件的表现各不相 同。 渗碳后工件特别硬，因而十分耐磨。适用于高温应用的一些类型。 应采用大倒角，避免尖角。那些渗氮后需要加工的地方或为防止渗氮而被保护的螺纹区域，应用镀锡或镀铜或者涂胶作隔离以防止渗氮。 渗氮表面可以进行研磨，但应尽量避免。大多数情况下，零件在渗氮前加工到精加工尺寸。必要时，用研磨或珩磨的方法较好。因为特别硬的表面是比较薄的。 1.2.5 感应硬化 含碳量不小于0.35%的铁基合金用电感应的方法加热到