表面淬火(黑).ppt

4.1 表面淬火的目的、分类及应用? ??? 表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，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。因此，从加热角度考虑，表面淬火仅是在工件表面有限深度范围内加热到相变点以上。 一、表面淬火的目的 ??? 在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着表面淬火前的组织状态(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。 二、表面淬火的分类 ??? 目前表面淬火可以分成以下几类： 1． 感应加热表面淬火 即以电磁感应原理在工件表面产生电流密度很高的涡流来加热工件表面的淬火方法。 根据所产生交流电流的频率不同，可分为高频淬火，中频淬火及高频脉冲淬火(即微感应淬火)三类。 ?2． 火焰淬火 ?? 即用温度极高的可燃气体火焰直接加热工件表面的表面淬火方法。 3． 电接触加热表面淬火????? 即为当低电压大电流的电极引入工件并与之接触，以电极与工件表面的接触电电阻发热来加热工件表面的淬火方法。 4：电解液加热表面淬火 ??? 即工件作为一个电极（阴极）插入电解液中，利用阴极效应来加热工件表面的淬火方法。 5：激光加热表面淬火 6:电子束加热表面淬火 4.2? 表面淬火工艺原理 一、钢在非平衡加热时的相变特点 ??? 如前所述，钢在表面淬火时，其基本条件是有足够的能量密度提供表面加热，使表面有足够快的速度达到相变点以上的温度。因此，表面淬火时，钢处于非平衡加热。 钢在非平衡加热时有如下特点： 1． 在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加而提高。 在快速加热时均随着加热速度的增加而向高温移动。但当加热速度大到某一范围时，所有亚共析钢的转变温度均相同.加热速度愈快，奥氏体形成温度范围愈宽，但形成速度快；形成时间短．加热速度对奥氏体开始形成温度影响不大，但随着加热速度的提高，显著提高了形成终了温度．原始组织愈不均匀，最终形成温度提得愈高． 2． 奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大 ??? 随着加热速度的增大，转变温度提高，转变温度范围扩大．随着转变温度的升高，与铁素体相平衡的奥氏体碳浓度降低，而与渗碳体相平衡的奥氏体碳浓度增大．因此，与铁素体相毗邻的奥氏体碳浓度将和与渗碳体相毗邻的奥氏体中碳浓度有很大差异。由于加热速度快，加热时间短，碳及合金元素来不及扩散，将造成奥氏体中成分的不均匀，且随着加热速度的提高，奥氏体成分的不均匀性增大。 例如0.4％C碳钢，当以130℃／s的加热速度加热至900℃时，奥氏体中存在着1.6％C的碳浓度区．显然，快速加热时，钢种、原始组织对奥氏体成分的均匀性有很大影响．对热传导系数小，碳化物粗大且溶解困难的高合金钢采用快速加热是有困难的． 3． 提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒． ??? 快速加热时，过热度很大，奥氏体晶核不仅在铁素体一碳化物相界面上形成，而且也可能在铁素体的亚晶界上形成，因此使奥氏体的成核串增大。又由于加热时间极短，奥氏体晶粒来不及长大．当用超快速加热时，可获得超细化晶粒。 4． 快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响． ??? 快速加热使奥氏体成分不均匀及晶粒细化，减小了过冷奥氏体的稳定性，使c曲线左移． 在珠光体区域，原渗碳体片区与原铁素体片区之间存在着成分的不均匀性，而在原珠光体区与原先共析铁索体块区也存在着成分的不均匀性，由于存在这种成分的大体积不均匀性，将使这二区域的马氏体转变点不同，马氏体形态不同．即相当于原铁素体区出现低碳马氏体，原珠光体区出现高碳马氏体． 由于快速加热奥氏体成分的不均匀性，淬火后马氏体成分也不均匀，所以，尽管淬火后硬度较高，但回火时硬度下降较快，因此回火温度应比普通加热淬火的略低。 二、表面淬火的组织与性能 1． 表面淬火的金相组织 钢件经表面淬火后的金相组织与钢种、淬火前的原始组织及淬火加热时沿截面温度的分布有关。 原始组织为退火状态的共析钢: 淬火以后金相组织应分为三区，自表面向心部分别为马氏体区 (M) (包括残余奥氏体)， 马氏体加珠光体 (M十P)及珠光体 (P)区。 这里所以出现马氏体加珠光体区，因快速加热时奥氏体是在一个温度区间、并非在一个恒定温度形成的。 在全马氏体区，自表面向里，由于温度的差别，最表面温度高，马氏体较粗大，中间均匀细小，紧靠终了形成温度区，由于其淬火前奥氏体成分不均匀，如腐蚀适当，将能看到珠光体痕迹(“珠光体灵魂”)．在温度低于奥氏体开始形成温度区，由于原为退火组织，加热时不能发生组织变化，故为淬火前原始组织． 表面淬火前原始组织为正火状态的45钢 : 如果采用的是淬火烈度很大的淬火介质，即只要加热温度高于临界点，凡是奥氏体区均能淬成马氏体，按其金相组织分为四区，