表面热处理与化学热处理329(VIP).pptVIP

主要内容 1 表面淬火技术的原理和特点 一、表面淬火技术的定义与分类 （1）定义：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）之上，快速冷却，发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺，称表面淬火技术。 （2）分类：根据热源不同，可分为： 感应加热 火焰加热 激光加热 电子束加热 （3）适用范围 碳含量在0.35%—1.20%的中、高碳钢； 基体相当于中碳钢的普通灰铁、球铁、可锻铸铁、合金铸铁； 中碳钢与球铁最适合。 中碳钢最适合表面淬火的原因 中碳钢经预先热处理（正火或调质）后进行表面淬火，不但心部有较高综合力学性能，且表面有较高硬度和耐磨性； 高碳钢表面淬火后，表面硬度和耐磨性虽高，但心部塑性与韧性较低； 低碳钢表面强化效果不显著。 二、表面淬火技术与常规淬火技术的区别 加热速度高，钢的相变点温度大幅度提高； 快速加热，奥氏体晶粒及亚结构显著细化； 加热速度很高时，钢产生无扩散奥氏体相变； 冷却速度比整体淬火快，硬度比普通淬火高； 热源能量密度越高，加热速度越快，硬度越高。 快速加热，渗碳体难以充分溶解，奥氏体成分不均匀，显微硬度不均匀； 常需预先热处理，使碳化物或自由铁素体均匀、细小分布。 三、表面淬火层的组织与性能 1、组织 沿试样横截面分三个区：淬硬区、过渡区、心部 （1）淬硬区：全部马氏体 （2）过渡区：马氏体+自由铁素体 （3）心部：原始组织 2、表面淬火层的性能 硬度比普通淬火工艺高2-5HRC； 耐磨性比普通淬火好； 提高轴类零件的疲劳强度； 缺口敏感性下降。 缺点： ①设备较贵； ②易产生尖角效应——尖角棱边过热； ③形状复杂零件处理困难。 （2）影响淬硬层的主要因素 材料成分：淬硬性和淬透性——深度、硬度。 如：钢—含碳量增加—马氏体含量增加—硬度高。 工艺参数： 淬火层宽度—光斑直径D 淬硬层深度——功率P、光斑直径D 、扫描速度V 表面预处理状态： a、表面组织准备—细化 b、表面黑化处理—通过对激光的吸收率 柴油机缸套淬火 谢谢！ 搭接区的金相组织 （1）定义：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使介质中的一种或几种元素原子渗入工件表面，以改变钢件表层化学成分和组织的热处理工艺。 渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝 （2）目的： 提高耐磨性、耐蚀性、抗氧化性以及疲劳强度等。 渗层的组织类型：固溶体、化合物 2 化学热处理 （4）三个基本过程 ①介质的分解：形成活性原子； ②表面吸收和溶解：形成固溶体或化合物； ③原子扩散：形成一定的扩散层。 （3）方法 气体法：应用最广 液体法：熔融液体，热浸锌 固体法：粉末、膏剂，渗硼 等离子法：低真空中辉光放电产生的离子轰击表面 （1）渗碳：活性碳原子［C］渗入钢的表层。 （2）目的：增加表面C含量，淬火＋低温回火， 　　　　表面硬，心部韧 （3）渗碳方法： 气体、固体和液体渗碳 （4）适合的钢种： 低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi等 1 渗碳 （5）工艺： 900~950℃，1h, 0.5mm； 4h, 1mm 渗碳层厚度：从表面到过渡层的一半处，0.5~2.5mm （6）热处理： 淬火（直接、一次和二次）＋低温回火 （7）组织与性能: 表层：高碳回火M＋碳化物＋A’ 心部：低碳回火M或F、T 性能：表面硬度高，58HRC~64HRC；耐磨性好；心部 韧性好，硬度较低，疲劳强度高、表面压应力 问题：缓冷组织？ P+碳化物、P、P+F，原始组织。 渗碳后的热处理示意图 气体渗碳炉 低碳钢缓冷后的显微组织 （3）工艺： 气体渗氮 2NH3→3H2+2[N] 200℃以上 2 渗氮 （1）氮化： 在一定温度下使活性氮原子［N］渗入工件表面。 （2）目的： 提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等 （4）特点： ① 氮化温度低 500~600℃ ② 时间长 20~50h，厚度 0.3~0.5mm 催化剂（苯、苯胺、氯化胺等）↑0.3~3倍 ③ 氮化前钢件须调质处理 （5）组织 表层为白色ε（Fe2N）或γ’（Fe4N）相 中间为暗黑色含氮共析体（α+γ’） 心部为回火S Fe-N相图 * * 表面热处理及化学热处理 授课：大山 时间：3.29 1 表面热处理 2 化学热处理 1 表面热处理 定义：仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺。 （1）原理：工件放在有足够功律的输出的感应线圈中，在高频交流磁场作用下，产生很大感应电流，由于集肤效应而集中分布于工件表面，使受热区迅速加热到钢的相变临界温度之上，然后在冷却介