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第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 1．了解常用表面热处理的定义和方法。 2．掌握表面热处理的目的、方法和应用。 §1—6　钢的表面热处理 　　请观察下面图片，思考低碳钢退火后在切削加工时为什么也容易出现“粘刀”现象？如何用热处理的方法改善切削加工性能？ 　　再想一想，将原定用45钢制造的齿轮改用20钢制造，需要采用什么热处理工艺来保证轮齿表面具有同样高的硬度和耐磨性? 　　表面热处理——就是通过改变工件表面组织或同时改变表面的化学成分，使工件表面和心部具有不同性能的一种热处理操作。 　　常用的表面热处理方法： 表面淬火 化学热处理 一、表面淬火 　　表面淬火——仅对工件表层进行淬火的工艺，即钢件表面快速加热到淬火温度，当热量还未传到中心（或温度较低）时迅速冷却的一种热处理工艺。 　　目的：使钢的表面获得较高的硬度 　　适用：中碳钢、中碳合金钢。 　　1．火焰加热表面淬火 　　利用氧乙炔（C2H2）火焰加热工件表面，使其迅速加热到淬火温度，随之快速冷却的淬火工艺。 　　特点：加热温度及淬硬层深度不易控制，易产生过热和加热不均匀，淬火质量不稳定。不需要特殊设备，适用于单件或小批量生产。 火焰加热表面淬火示意图 喷水管 喷烧嘴 移动方向 淬硬层 工件 　　2．感应加热表面淬火 利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面受到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺。 　　（3）淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化，适用于大批量生产。 　　特点： 　　（1）加热速度快。 　　（2）淬火质量好。 感应加热表面淬火 二、化学热处理 　　化学热处理——将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。 　　不仅改变了钢的组织，而且表面层的化学成分也发生了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。 　　根据渗入元素分：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。 　　１．钢的渗碳 　　目的：渗碳的目的是提高钢件表层的含碳量，并使其具有一定的碳浓度梯度，主要用于表面硬度高且耐磨、中心部分韧性高的工件。 　　钢的渗碳——把钢件置于渗碳介质中，加热到单相奥氏体区并保温，使碳原子渗入钢件表层的化学热处理工艺。 　　渗碳后处理：淬火＋低温回火。 气体渗碳示意图 煤油 风扇电动机 废气火焰 炉盖 电阻丝 耐热罐 工件 炉体 　　2．钢的渗氮 　　目的：提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。 　　3．碳氮共渗 　　碳氮共渗——在一定温度下，将碳、氮原子同时渗入工件表层奥氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺。 　　渗氮——在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。 汽车变速齿轮简图 　　例：汽车变速齿轮的热处理分析。 　　以上图所示的汽车变速齿轮为例，经过对齿轮结构及工作条件进行分析后确定，该齿轮选用20CrMnTi的锻件毛坯。生产过程中，齿轮加工工艺路线如下： 　　备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→喷丸→校正花键孔→磨齿。 　　热处理技术要求如下： 　　齿面渗碳深度：0.8～1.3 mm；齿面硬度为58～62HRC，心部硬度为33～48HRC。 　　加工工艺中的热处理作用如下： 　　（1）正火 　　正火主要是为了消除毛坯的内应力，降低硬度，以改善切削加工性能，同时均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。 　　（2）渗碳 　　渗碳是为了保证齿面的含碳量及渗碳层深度的要求。渗碳应安排在齿形加工之后进行。 　　渗碳后表面含碳量提高了，但必须进行淬火及低温回火才能提高硬度。热处理后的表面硬度可达58～62HRC；心部可得到低碳马氏体，具有较高的强度和韧性，硬度达33～48HRC。 　　（3）淬火及低温回火 　　已被工件吸收的活性原子，在一定的温度下由表面向中心扩散，形成一定厚度的扩散层。 化学热处理基本过程 　　1．分解 　　介质在一定的温度下，发生化学分解，产生渗入元素的活性原子。 　　2．吸收 　　活性原子被工件表面吸收，进入铁的晶格而形成固溶体，当达到一定浓度时，与铁形成化合物。 　　3．扩散 * 第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 第一章　材料及热处理 *