奥氏体晶粒度级别图钢在加热时的组织转变.PPT

钢的热处理基本工艺 工件渗碳后常用的热处理： 直接淬火法：工件渗碳后随炉或出炉预冷至稍高于心部成分Ar3的某一温度，立即在水或油中直接淬火+低温回火。预冷是为了减小淬火应力和变形。此法操作简单，不需重新加热，生产率高、成本低，氧化脱碳倾向小，但因工件在渗碳温度下长时间保温，奥氏体晶粒粗大，淬火后形成粗大的马氏体，其性能下降，只适于过热倾向小的钢。 钢的热处理基本工艺 一次淬火法：工件渗碳后置于空气或冷却坑中冷却，然后重新加热淬火+低温回火。 这种方法可细化晶粒，改善组织，提高力学性能。淬火温度根据工件的技术要求或服役条件而定。 二次淬火法：工件渗碳冷却后两次加热淬火，第一次是细化晶粒和消除表层中的网状碳化物，加热温度为850～900℃;第二次加热温度为760～820℃，是为了使渗层获得片状马氏体和均匀分布的粒状碳化物。淬火后都要进行低温回火，此法照顾了心部和表面的性能，但是多次淬火导致变形较大，成本很高，只适用于重要零件。 钢的热处理基本工艺 （2）钢的渗氮 钢的渗氮是在一定温度下的一定介质中，使活性氮原子渗入工件表层的工艺方法。 渗氮目的：提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳极限、红硬性、耐蚀性等。 常用的渗氮方法主要有气体渗氮、液体渗氮及离子渗氮等。气体渗氮应用最为广泛。 气体渗氮是将工件置于通入氨气的炉中，加热至500～600℃，使氨气分解出活性氮原子渗入工件表层，并向内部扩散形成一定深度的渗氮层。 钢的热处理基本工艺 气体渗氮的特点如下: ①与渗碳相比，渗氮工件表面硬度较高，可达1000～1200HV（相当于69～72HRC）。 ②渗氮温度较低，并且渗氮件一般不再进行其他热处理（如淬火等），因此工件变形很小。 ③渗氮后工件的疲劳极限可提高15%～35% 钢的热处理基本工艺 ④渗氮层具有高耐蚀性。这是由于渗氮层是由致密的、耐腐蚀的氮化物组成的，能有效地防止某些介质（如水、过热蒸气、碱性溶液等）的腐蚀。 渗氮虽有上述优点，但由于其工艺复杂、生产周期长、成本高、渗氮层薄而脆，不宜承受集中的重载荷，需要专用的渗氮钢（常用渗氮钢是38CrMoAl），所以只用于要求高耐磨性和高精度的零件，如精密机床的丝杠、镗床主轴、重要的阀门等。为了克服渗氮周期长的缺点，在原渗氮的基础上发展了碳氮共渗和离子渗氮等。 钢的热处理基本工艺 （3）碳氮共渗 碳氮共渗是指同时将碳和氮渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺， 主要目的是提高工件表面的硬度和耐磨性。 常用的是气体碳氮共渗。其方法是向井式气体渗碳炉中同时滴入煤油和通入氨气，在共渗温度（820～860℃）下，煤油与氨气除单独进行前述的渗碳和渗氮作用外，渗碳气氛中的气体还与氨气发生反应提供活性碳、氮原子。 钢的热处理基本工艺 碳氮共渗后要进行淬火+低温回火。共渗层表面组织为回火马氏体、粒状碳氮化合物和少量残留奥氏体，渗层深度一般为0.3～0.8 mm。气体碳氮共渗用钢，大多为低碳或中碳的碳钢、低合金钢及合金钢。 气体碳氮共渗与渗碳相比，具有温度低、时间短、变形小、硬度高、耐磨性好、生产率高等优点，主要用于机床和汽车上的各种齿轮、蜗轮和轴类等零件。 钢的热处理基本工艺 三、热处理工序位置的确定 热处理在机械制造过程中的应用相当广泛，穿插在机械零件制造过程的各个冷、热加工工序之间，正确合理地安排热处理的工序位置是一个重要问题。 对于需要进行热处理的零件，设计时应根据零件的工作特性，提出热处理技术条件。其内容包括最终热处理方法及热处理后所达到的力学性能。 钢的热处理基本工艺 由于硬度试验方便，能近似地反映出材料的其他力学性能，因此，热处理力学性能以硬度作为判据。对渗碳、渗氮零件还应标注渗层的深度，对某些性能要求较高的零件，还需标注其他力学性能指标。 在标注硬度时，有一波动范围，一般洛氏硬度HRC在5个单位，布氏硬度HBW在30～40个单位左右等。 钢的热处理基本工艺 1.热处理工序位置确定的一般原则 机械零件的加工过程都是按一定的工艺路线进行的，合理安排热处理的工序位置，对于保证零件质量和改善切削加工性，具有重要意义。 根据热处理目的和工序位置的不同，热处理可分为预先热处理和最终热处理。 钢的热处理基本工艺 （1）预先热处理 预先热处理的目的是改善力学性能、消除内应力，为最终热处理做准备。它包括正火、退火、调质等。 ①退火、正火的工序位置。凡经过热加工（锻、轧、铸、焊等）的零件毛坯，都要进行退火或正火处理，以消除毛坯的内应力、细化晶粒、均匀组织、改善切削加工性，或为最后热处理做组织准备。其工序位置均安排在毛坯生产之后、机械加工之前，工艺路线为：毛坯生产→退火（正火）→切削加工。 钢的热处理基本工艺 ②调质的工序位置。调质主要是为了提高零件的综合力学性能，或为以后表面淬火做组织准备。调