第12章 金属的化学热处理.ppt

20CrMnTi：920?C渗碳后直接淬火，在离表面0.2mm处奥氏体中含碳量最高、残余奥氏体量最多、硬度最低。 原因：强烈的析出合金渗碳体 渗碳层淬火后的组织从表面到心部依次为： 马氏体+残余奥氏体+碳化物→ 马氏体+残余奥氏体→ 马氏体→心部组织（完全淬透时为低碳马氏体） 2、渗碳件的性能 （1）渗碳层的组织结构 与渗碳层的碳浓度分布、基体组织、渗层中第二相数量等有关 渗碳层的碳浓度是先决条件，表面含碳量控制在0.9%左右，渗层碳浓度梯度平缓。 渗层中的残余奥氏体比马氏体强度硬度低、塑性韧性高，既有利又有弊。 表面碳化物为粒状时，可提高耐磨性和接触疲劳强度。 （2）心部组织对渗碳件性能的影响 合适的心部组织应为低碳马氏体、屈氏体、索氏体，不允许有大块状或多量的铁素体。 （3）渗碳层与心部的匹配 渗碳层的深度越深，承载接触应力越大。因为由接触应力引起的最大切应力发生于距离表面的一定深度处，渗层过浅将被剥落。 渗碳件心部的硬度影响表面残余应力的分布，从而影响弯曲疲劳强度。心部硬度增加，表面残余压应力减小，渗件冲击韧性降低；心部硬度过低，承载时易出现心部屈服和渗层剥落。 渗碳层的深度对渗碳件性能的影响： 工件截面尺寸一定时，随着渗层的增大，表面残余应力、弯曲疲劳强度皆有极大值。 六、渗碳缺陷及控制 黑色组织：含铬、锰、硅的合金钢渗碳淬火后产生的“内氧化”现象。预防办法：密封好。补救：磨削、表面喷丸处理。 反常组织：出现在沸腾钢中，淬火后易出现软点。补救：提高淬火温度、延长保温时间，使A均匀。 粗大网状碳化物组织：高温淬火或正火补救。 渗碳层深度不均匀：原因是带状组织、炉气不匀 表层贫碳或脱碳：在碳势较高的渗碳介质中补渗。 表面腐蚀和氧化等 15钢渗碳后退火 ：表层为过共析组织（网状渗碳体+ 珠光体），由表向内，含碳量逐渐减少，铁素体增多。100X 第三节 金属的氮化 定 义：向金属表面渗入氮元素的工艺过程。 性 能： 获得比渗碳更高的表面硬度（HRC72）、耐磨性、红硬性、抗咬合性和弯曲疲劳强度。 氮化钢件表面能形成致密而化学稳定性较高的化合物Fe3N，故氮化可提高钢件的抗腐蚀性。 氮化温度较低(500~570?C)，且通常随炉冷却，致使变形小，应用广泛。 特点：成本较高，渗氮工艺过程较长；渗层较薄（0.5mm），不能承受太大的接触应力； 应用：钢、钛、钼等难溶金属及其合金。 一、钢的渗氮原理 1、铁—氮状态图：研究N化层组织、相结构、N浓度沿渗层分布的重要依据。 ?相：N在?-Fe中的间隙固溶体:含N的F。590?C最大溶解度0.1% ?相： N在?-Fe中的间隙固溶体。590?C为共析温度，含氮量为2.35% ? ?相：可变成分的间隙相化合物。N=5.7~6.1%，680?C以上溶于?相中。?相：含氮量很宽的化合物Fe2~3N,4.55~11%N 共析转变温度650?C ：??????, ?——含氮的奥氏体 共析转变温度590?C：?????? 从高于590?C温度迅速冷却时将发生马氏体转变。 含氮M：氮在?-Fe中的过饱和固溶体，体心正方晶格。 2、钢的渗氮过程 过程：渗剂中的扩散、界面反应、相变扩散 介质：氨气。 有铁、钨、镍作催化剂时，可降低氨分解的活化能，钢渗氮时氨在工件表面落入钢件表面原子的引力场时，被钢件表面所吸附，氨气解离出的活性氮原子，被钢件表面吸收并渗入工件表面。 氮势：渗氮能力的度量。 二、渗氮层的组织和性能 纯铁渗氮层的组织和性能：520?C渗氮时，自表面到中心依次为： ?相???相??相 缓冷到室温时，???????????????? 600?C渗氮时，自表面到中心依次为： ?相???相??相??相，快冷到室温时，????????? 缓冷到室温时，???????????????? 氮化层的性能 氮对?相硬度作用不显著，??相和??相具有高的硬度。 ?相硬度较低，具有高的耐磨性、高的抗大气腐蚀性和稳定性。含氮量提高，脆性增加。 含氮马氏体??硬度最高，但不稳定，回火时分解。 ?? 45钢渗硼：表层为硼化物层和过渡层， 心部为45钢基体组织 40Cr软氮化：表层为白亮色的氮化合物 和含氮的扩散层，心部为基体组织 软氮化：低温碳氮共渗，主要提高中碳钢的耐磨性和疲劳强度，硬度提高不多。共渗温度低，主要以渗氮为主。 第五章 金属的化学热处理 教学目的：了解化学热处理的目的、过程、原理、方法等 教学内容：化学热处理的基本原理，钢的渗碳、渗氮。 前 言 化学热处理：把金属制件放在特定的活性化学介质中加热，使金属表面吸收某些化学元素的原子，通过加热使原子自表面向内部扩散的过程。 目的：改变金属表面的化学成分和性能，使同一种