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第四章 钢的表面淬火 实际工业生产中，零件的表面和心部承受不同的应力，要求具有不同的性能。 表面要求高强度高硬度，耐磨性，疲劳极限，而心部要保持足够的塑性，韧性，以承受一定的冲击力。 第一节 钢的表面淬火的目的分类及应用 概念：表面淬火是指被处理的工件在表面有限深度范围内,加热到相变点以上,然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。 简单的说，表面淬火是将钢快速加热至临界温度以上，然后快速冷却的过程。 目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着淬火前的组织状态（调质或正火状态），以获得表面层硬而耐磨，心部又有足够塑性，韧性的工件。 分类（根据加热的热源不同）： 感应加热表面淬火; 火焰加热表面淬火; 电接触加热淬火; 电解液加热表面淬火; 激光加热表面淬火; 电子束加热表面淬火。 根据交流电源的频率不同，可以分为三类： 高频感应加热表面淬火； 中频感应加热表面淬火； 工频感应加热表面淬火 应用 用于中碳调质钢或球铁制零件； 低碳钢因效果不显著，很少应用； 高碳钢因为脆性大，只在工具或高冷硬轧辊上。 第二节 表面淬火工艺原理 一、钢非平衡加热时的相变特点 1、一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加而提高；(Ac3和Accm极限1130℃) 2、奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大； 3、提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒； 4、加快加热对过冷奥氏体转变及马氏体回火有明显影响。 二、表面淬火的组织与性能 1、表面淬火的金相组织 其金相组织与钢种，淬火前的原始组织及淬火加热 实验截面温度分布有关。 淬火前为退火状态的共析钢表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：珠光体P＋马氏体M； 心部：原始组织珠光体。 淬火前为正火状态的45钢表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：铁素体F＋马氏体M； 再向内：铁素体F＋珠光体P＋马氏体M； 心部：原始组织铁素体F＋珠光体P 思考：若45钢表面淬火前为调质状 态，其表面淬火后的组织如何？ 2、表面淬火后性能 表面硬度：快速加热，激冷淬火后表面硬度比普通淬火高。 原因： 奥氏体晶粒细化、成分不均匀。 耐磨性：工件的耐磨性比普通淬火的高。 原因： 奥氏体晶粒细化、成分不均匀； 表面硬度高； 表面处于压应力状态。 疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺，可以显著地提高零件的抗疲劳性能，降低缺口敏感性。 原因： 表面强度提高； 表面形成很大的残余压应力。 例如： 40Cr，调质加表面淬火时疲劳极限σ-1＝324N/mm2,而调质态为235N/mm2， 疲劳强度的提高与淬硬层深度有一定关系。 层浅，强化效果不显著； 淬硬层深度增加，σ-1 随层深的增加而增大； 但淬硬层过厚时，表面残余压应力下降，σ-1反而降低。 实验表明：在弯曲疲劳强度最高时的最佳淬硬层深度δ＝10～20％D（工件直径）。