第五章 钢的热处理(10新)表面化学.ppt

感应加热分为： ① 高频感应加热 频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm ② 中频感应加热 频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm。 ③ 工频感应加热频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。 激光热处理: 利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。 常用钢号及用途 低淬透性钢：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。 中淬透性钢：20CrMnTi 用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。 高淬透性钢：18Cr2Ni4WA 用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。 固体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 8.渗碳热处理后的常见缺陷 渗碳件的质量检查项目 渗碳钢原材料检查、渗层质量检查（渗层深度、渗层碳浓度、碳化物、残余奥氏体及马氏体级别等)、渗碳件心部铁素体级别的评定、渗层和心部硬度的检查、渗碳件变形量的检查。 渗碳件的常见缺陷 渗层厚度不合要求（太浅或太厚、渗层薄厚不均、过共析与共析层厚度过大或过小）、渗层组织不合要求（碳化物过多呈大块状或网状分布、残余奥氏体量过多、内氧化、脱碳、表层出现铁素体）、硬度超差（表层硬度偏低或不均、心部硬度偏低或偏高）、变形过量。 真空渗碳法 将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳。 优点： 表面质量好, 渗碳速度快。 氮化的特点及应用 氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。 疲劳强度高。由于表面存在压应力。 工件变形小。原因是氮化温度低，氮化后不需进行热处理。 耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。 氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐热、耐磨及耐蚀件。如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。 气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。 离子氮化法是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层脆性小。 渗碳与渗氮的工艺特点 在气体介质中对工件同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺称为气体氮碳共渗。与渗氮相比，渗层硬度较低，脆性较小，故称软氮化。 氮碳共渗温度530～570℃，应比回火温度低5～10℃ ，或与之相同。 渗剂：通氨滴醇、尿素分解等。 三、三束表面改性技术 三束表面改性技术是指将激光束、电子束和离子束(合称“三束”)等具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，以获得特殊表面性能的技术。 在设计淬火零件的结构、形状及尺寸时，应掌握以下原则 在零件设计过程中，要在尖角、棱角地方倒角。因为尖角、棱角部分是淬火时应力最为集中地方，往往成为淬火裂纹的起点。 设计时要避免厚薄悬殊，使淬火后薄处变形直径增大。设计时还要考虑零件对称，零件形状不对称，淬火后零件椭园度变大，为此开一个工艺孔可减少椭园度。  20钢渗碳缓冷组织 ( 化染 ) 580 ? 表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体 20CrMnTi 钢渗碳层组织 ( 化染 ) 320 ? 渗碳体( 白色块状 ) + 高碳M( 兰色针状 ) + 残余A( 棕黄色 ) 心部组织 真空渗碳炉 越王勾践剑 春秋晚期越国青铜兵器, 出土于湖北江陵楚墓。 长55.7厘米， 剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。 二、氮化 —— 工件表面渗入氮原子，以提高硬度、耐磨性， 疲劳强度和耐蚀性。 ● 特点 ： 1.表面硬度高（可达1000～2000 Hv 即 69HRC以上 ） 2.高的热硬性（在550～600 ℃ 时仍保持很高的硬度） 3.氮化温度低、工件变形极小。 4.氮化前调质处理、保证心部的强度。氮化后无须淬火 5.工艺时间长且渗层薄（一般为0.3 ～0.5mm）。 氮化层组织 38CrMoAl氮化层硬度 缝纫机用氮化件 经离子氮化的机车曲轴 ● 材料： 含Cr、 Mo、 Al等合金元素 的中碳合金钢。 常用：38CrMoAlA ● 应用： 广泛用于高速传动的精密齿轮； 高精度机床主轴；以及要求变 形小且具有抗蚀能力的零件：阀门。 井式气体氮化炉 38 CrMoAl 气体渗氮