1、第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西1鋼鋼的的熱熱處處理理1 概述概述2 鋼在加熱時的轉變鋼在加熱時的轉變3 鋼在冷卻時的轉變鋼在冷卻時的轉變4 鋼的退火與正火鋼的退火與正火5 鋼的淬火鋼的淬火6 鋼的回火鋼的回火7 鋼的形變熱處理鋼的形變熱處理8 鋼的表面淬火鋼的表面淬火9 鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理10 熱處理對零件結構的要求熱處理對零件結構的要求第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西2溫度時間v鋼的熱處理：鋼的熱處理：1 概述v工藝曲線：工藝曲線：v特點：特點：v目的：目的：v分類：分類：普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）表面熱處理（表面淬火

2、、化學熱處理）表面熱處理（表面淬火、化學熱處理）特殊熱處理（形變、真空、光亮）特殊熱處理（形變、真空、光亮）tc第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西3箱式電阻爐1 概述第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西4臺車式電阻爐1 概述第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西5連續(xù)式熱處理爐1 概述第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西62 鋼在加熱時的轉變平衡轉變平衡轉變非平衡轉變非平衡轉變過熱過熱過冷過冷第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西7一、奧氏體的形成一、奧氏體的形成(pa)v奧氏體晶粒的形成和長大奧氏體晶粒的形成和長大v殘余滲碳體的溶解殘余滲碳體的溶解v奧氏體的均勻化（奧氏體的

3、均勻化（fe、c原子的擴散）原子的擴散）2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西8二、奧氏體晶粒的長大二、奧氏體晶粒的長大v奧氏體的晶粒度奧氏體的晶粒度晶粒度晶粒度起始晶粒度起始晶粒度實際晶粒度實際晶粒度本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度v晶粒度的控制晶粒度的控制al脫氧脫氧(本質(zhì)細本質(zhì)細)si/mn脫氧脫氧(本質(zhì)粗本質(zhì)粗)2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西9晶粒度的測定方法：晶粒度的測定方法：93010保溫保溫38小時小時(100)本質(zhì)粗本質(zhì)粗本質(zhì)細本質(zhì)細2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西10影響奧氏體晶粒長大的因素影響奧氏體晶粒長大

4、的因素1.1.加熱溫度加熱溫度 加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時必須規(guī)定合適的加熱晶粒也越粗大，熱處理時必須規(guī)定合適的加熱溫度范圍。溫度范圍。2.2.保溫時間保溫時間 隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保溫時間的延長，晶粒長大速度越來越慢，且不溫時間的延長，晶粒長大速度越來越慢，且不會無限制地長大下去。會無限制地長大下去。2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西11影響奧氏體晶粒長大的因素影響奧氏體晶粒長大的因素3.3.加熱速度加熱速度 加熱速度越快，奧氏體化的實際溫度

5、愈高，奧氏體加熱速度越快，奧氏體化的實際溫度愈高，奧氏體的形核率大于長大速度，獲得細小的起始晶粒。生產(chǎn)的形核率大于長大速度，獲得細小的起始晶粒。生產(chǎn)中常用快速加熱和短時保溫的方法來細化晶粒。中常用快速加熱和短時保溫的方法來細化晶粒。4.4.冶煉和脫氧條件冶煉和脫氧條件 冶煉時用鋁脫氧，使之形成冶煉時用鋁脫氧，使之形成aln微粒；或加入微粒；或加入nb、zr、v、ti等強碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆等強碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒。第二相微粒能阻止奧氏體晶粒長大，在一定溫度粒。第二相微粒能阻止奧氏體晶粒長大，在一定溫度下晶粒不易長大；只有當超過一定溫度時，第二相微下晶粒不易長大；只

6、有當超過一定溫度時，第二相微粒溶入奧氏體后，奧氏體才突然長大。粒溶入奧氏體后，奧氏體才突然長大。2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西12影響奧氏體晶粒長大的因素影響奧氏體晶粒長大的因素5.5.含碳量的影響含碳量的影響( (有臨界值有臨界值) ) 隨著奧氏體含碳量的增加，隨著奧氏體含碳量的增加，fefe、c c原子的擴散原子的擴散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。 當超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了當超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了殘余滲碳體，產(chǎn)生機械阻礙作用，使晶粒長大殘余滲碳體，產(chǎn)生機械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。傾向減

7、小。2 鋼在加熱時的轉變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西133 鋼在冷卻時的轉變過冷過冷奧氏奧氏體的體的兩種兩種冷卻冷卻方式方式第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西143 鋼在冷卻時的轉變一、奧氏體等一、奧氏體等溫轉變曲線溫轉變曲線c曲線曲線ttt曲線曲線 t_temperature t_time t_transformation第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西153 鋼在冷卻時的轉變鋼在冷卻時的轉變貝氏體轉變貝氏體轉變只有只有c擴散擴散b下下b上上b馬氏體轉變馬氏體轉變非擴散切變非擴散切變m珠光體轉變珠光體轉變fe、c擴散擴散0.4m0.2m0.40.2mpstp孕育期最

8、短孕育期最短過冷奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)0.5 1 10 102 103 104 105msmf700600500400300200100 0-100時間時間(s)溫度溫度()ar1二、二、過冷奧氏體等溫轉變產(chǎn)物的組織與性能過冷奧氏體等溫轉變產(chǎn)物的組織與性能第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西163 鋼在冷卻時的轉變珠光體轉變：珠光體轉變：fe、c的擴散性相變的擴散性相變第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西173 鋼在冷卻時的轉變珠光體轉變：擴散相變珠光體轉變：擴散相變(ar1550, ap（f+fe3c）)1）在）在a1650形成的珠光體形成的珠光體 ，因為過，因為過冷度小，片間距較大冷

9、度小，片間距較大(0.4m)，在，在500以上的光學顯微鏡下，能分辨其片以上的光學顯微鏡下，能分辨其片層狀形態(tài)；即為粗珠光體，習慣上稱為層狀形態(tài)；即為粗珠光體，習慣上稱為珠珠光體（光體（p）。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西183 鋼在冷卻時的轉變2）在）在650600形成片間距較小的珠光體形成片間距較小的珠光體(0.20.4m)，在光學顯微鏡，在光學顯微鏡8001500能分辨能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交替重疊的復相組織稱為替重疊的復相組織稱為細珠光體或索氏體細珠光體或索氏體，用，用字母字母s表示（以英國冶金學家表示（以英國冶金

10、學家hcsorby的名字的名字命名）。命名）。珠光體轉變：擴散相變珠光體轉變：擴散相變(ar1550, ap（f+fe3c）)第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西193 鋼在冷卻時的轉變3）在）在600550形成片層間距極小的珠光體形成片層間距極小的珠光體( 0.2m) ，在光學顯微鏡下高倍放大已無法，在光學顯微鏡下高倍放大已無法分辨出其內(nèi)部構造，在電子顯微鏡下可觀測到很分辨出其內(nèi)部構造，在電子顯微鏡下可觀測到很薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的復相組織，稱為復相組織，稱為極細珠光體或托氏體極細珠光體或托氏體，用字母，用字母t表示（以法國金

11、相學家表示（以法國金相學家ltroost的名字命名）。的名字命名）。珠光體轉變：擴散相變珠光體轉變：擴散相變(a1550, ap（f+fe3c）)第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西203 鋼在冷卻時的轉變珠光體轉變：擴散相變珠光體轉變：擴散相變(a1550, ap（f+fe3c）)a)光學顯微組織（光學顯微組織（500） b)電子顯微組織（電子顯微組織（8000）圖圖6-7 珠光體組織珠光體組織第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西213 鋼在冷卻時的轉變貝氏體轉變：半擴散相變（貝氏體轉變：半擴散相變（c）550ms, ab)上貝氏體：上貝氏體：550350，過飽和片狀，過飽和片狀f滲

12、碳體滲碳體 下貝氏體：下貝氏體：350ms，過飽和針狀，過飽和針狀f彌散彌散-fe2.4c第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西223 鋼在冷卻時的轉變貝氏體轉變：半擴散相變（貝氏體轉變：半擴散相變（c）550ms, ab)上貝氏體：上貝氏體：過飽和片狀過飽和片狀f滲碳體，性脆無實用價值滲碳體，性脆無實用價值 下貝氏體：下貝氏體：過飽和針狀過飽和針狀f彌散彌散-fe2.4c，綜合性能，綜合性能好好第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西233 鋼在冷卻時的轉變馬氏體轉變：非擴散相變，馬氏體轉變：非擴散相變，ms以下以下, amc/a1 稱為馬氏體的正方度稱為馬氏體的正方度含碳量高，正方度大含

13、碳量高，正方度大第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西243 鋼在冷卻時的轉變低碳低碳(1.0%)馬氏體：片狀馬氏體：片狀_硬而脆硬而脆第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西263 鋼在冷卻時的轉變含碳量對馬氏體含碳量對馬氏體硬度的影響硬度的影響第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西273 鋼在冷卻時的轉變馬氏體轉變過程中殘余奧氏體（馬氏體轉變過程中殘余奧氏體（a殘殘或或a/）的形成）的形成第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西283 鋼在冷卻時的轉變?nèi)⒂绊懭⒂绊慶曲線的因素曲線的因素1、碳的影響、碳的影響形狀形狀(產(chǎn)物產(chǎn)物)位置位置(穩(wěn)定性穩(wěn)定性)第六章 鋼的熱處理 機電工程學院

14、 趙占西293 鋼在冷卻時的轉變2、合金元素的影響、合金元素的影響形狀、位置、形狀、位置、co左移，其它右移，部分左移，其它右移，部分(cr、mo、w、v)雙雙c曲線曲線第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西303 鋼在冷卻時的轉變3、加熱溫度和保溫時間的影響、加熱溫度和保溫時間的影響 溫度高、時間長導致奧氏體成溫度高、時間長導致奧氏體成分均勻、晶粒粗大，未溶碳化物分均勻、晶粒粗大，未溶碳化物減少，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，減少，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，c曲線右移。曲線右移。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西313 鋼在冷卻時的轉變四、奧氏體連續(xù)冷卻轉變四、奧氏體連續(xù)冷卻轉變c曲線曲線cct

15、曲線曲線 continuous、 cooling、 transformation只有只有p、m轉變轉變k為臨界冷卻速度為臨界冷卻速度第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西323 鋼在冷卻時的轉變連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較孕育期不同孕育期不同過冷度不同過冷度不同轉變產(chǎn)物不同轉變產(chǎn)物不同實際生產(chǎn)中的應用實際生產(chǎn)中的應用第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西333 鋼在冷卻時的轉變過冷奧氏體等溫轉變曲線過冷奧氏體等溫轉變曲線在連續(xù)冷卻中的應用在連續(xù)冷卻中的應用1-爐冷爐冷ap2-空冷空冷as3-油淬油淬at+m+ a/4-水冷水冷am a/k-臨界冷卻速度臨界冷卻速度kps

16、mt第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西34一、鋼的退火一、鋼的退火(降低硬度、消除應力，細化晶粒降低硬度、消除應力，細化晶粒)v完全退火：亞共析鋼完全退火：亞共析鋼ac3+3050，緩冷到，緩冷到 600600時空冷，得到時空冷，得到 f+pf+p；v等溫退火：同完全退火，可節(jié)省時間；等溫退火：同完全退火，可節(jié)省時間；v球化退火：過球化退火：過共析鋼共析鋼ac1+2030，消除網(wǎng)狀，消除網(wǎng)狀 碳化物，使之成為球狀；碳化物，使之成為球狀；v去應力退火：去應力退火：500-650500-650爐冷至爐冷至200200后空冷，后空冷， 消除應力。消除應力。4 鋼的退火與正火第六章 鋼的熱處理

17、機電工程學院 趙占西35過共析鋼的退火組織過共析鋼的退火組織4 鋼的退火與正火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西36鋼的鋼的退火退火加熱加熱溫度溫度范圍范圍4 鋼的退火與正火sgp退火退火過程過程視頻視頻500650第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西37二、鋼的正火二、鋼的正火v正火目的：細化晶粒，提高強度正火目的：細化晶粒，提高強度 低碳鋼低碳鋼-提高硬度提高硬度 高碳鋼高碳鋼消除網(wǎng)狀滲碳體消除網(wǎng)狀滲碳體v工藝過程：工藝過程： ac3、accm+3050,保溫后空冷保溫后空冷v優(yōu)優(yōu) 點：周期短、能耗少點：周期短、能耗少【視頻演示】【視頻演示】【視頻演示】【視頻演示】【視頻演示】【

18、視頻演示】4 鋼的退火與正火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西38一、鋼的淬火工藝一、鋼的淬火工藝加熱溫度：加熱溫度：ac3、ac1 +3050保溫保溫碳碳 鋼：鋼：水冷，得細小水冷，得細小m+am+a/ /合金鋼：合金鋼：油或空冷，得油或空冷，得m+fem+fe3 3c+ ac+ a/ /5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西39鋼的鋼的理想理想淬火淬火工藝工藝5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西40二、淬火方法二、淬火方法v單液淬火：直冷，簡單易操作單液淬火：直冷，簡單易操作v雙液淬火：先快后慢，降低應力雙液淬火：先快后慢，降低應力v分級淬火：快分級淬火

19、：快- -恒恒- -快，應力極低快，應力極低v等溫淬火：得到等溫淬火：得到b b下下工模具、彈簧工模具、彈簧v局部淬火：量具等的局部區(qū)域局部淬火：量具等的局部區(qū)域v冷冷 處處 理：理：-70-70-80-80，降低，降低a a殘殘% %，穩(wěn)定尺寸，穩(wěn)定尺寸5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西41淬火工藝曲線5 鋼的淬火a)單液淬火單液淬火b)雙液淬火雙液淬火c)分級淬火分級淬火d)等溫淬火等溫淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西42局部淬火方法局部淬火方法5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西43三、鋼的淬透性三、鋼的淬透性(鋼在淬火時獲得馬氏體的能力鋼在

20、淬火時獲得馬氏體的能力)5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西441. 淬透性的概念淬透性的概念(鋼在淬火時獲得馬氏體的能力鋼在淬火時獲得馬氏體的能力)5 鋼的淬火表層與心部淬透性的差別表層與心部淬透性的差別半馬氏體區(qū)半馬氏體區(qū)合金元素對淬透性的影響合金元素對淬透性的影響淬透性與淬硬性的區(qū)別淬透性與淬硬性的區(qū)別第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西45合金元素合金元素使使c曲線右移，降低曲線右移，降低vk，提高鋼的淬透性。，提高鋼的淬透性。是影響淬透性的最主要因素。是影響淬透性的最主要因素。含碳量含碳量碳鋼中的含碳量愈接近共析成分，其碳鋼中的含碳量愈接近共析成分，其c曲線曲線愈

21、靠右。愈靠右。 vk愈小，淬透性越好。愈小，淬透性越好。奧氏體化溫度奧氏體化溫度提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大，成分均勻化，從而減少珠光體的形核率，降低長大，成分均勻化，從而減少珠光體的形核率，降低鋼的鋼的vk，增大其淬透性。，增大其淬透性。鋼中未溶第二相鋼中未溶第二相碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使vk增大，降增大，降低淬透性。低淬透性。影響淬透性的因素影響淬透性的因素(vk)5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西46影響淬透性的因素影響淬透

22、性的因素(vk)5 鋼的淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西472. 淬透性的測定淬透性的測定(末端淬火法及臨界直徑測定法末端淬火法及臨界直徑測定法)5 鋼的淬火末端淬火法末端淬火法: 用標準尺寸的端淬試樣用標準尺寸的端淬試樣(2525100100mm)，經(jīng)，經(jīng)奧氏體化后，對其端面噴水冷卻。冷卻后沿軸奧氏體化后，對其端面噴水冷卻。冷卻后沿軸線方向測出硬度線方向測出硬度-距水冷端距離的關系曲線，即距水冷端距離的關系曲線，即淬透性曲線。根據(jù)淬透性曲線可以對不同鋼種淬透性曲線。根據(jù)淬透性曲線可以對不同鋼種的淬透性大小進行比較、推算出鋼的臨界淬火的淬透性大小進行比較、推算出鋼的臨界淬火直徑，確

23、定鋼件截面上的硬度分布情況等。直徑，確定鋼件截面上的硬度分布情況等。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西48 末端淬透性末端淬透性: j_末端淬透性，末端淬透性，d_至末端距離，至末端距離，hrc_該處測得的硬度該處測得的硬度5 鋼的淬火dhrcj第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西492. 淬透性的測定淬透性的測定(臨界直徑測定法及端淬試驗法臨界直徑測定法及端淬試驗法 )5 鋼的淬火臨界直徑測定法臨界直徑測定法: : 鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬氏體或氏體或50%馬氏體組織時的最大直徑稱為臨界直馬氏體組織時的最大直徑稱為臨界直徑，以徑

24、，以d0表示。臨界直徑測定法就是制作一系列表示。臨界直徑測定法就是制作一系列直徑不同的圓棒，淬火后分別測定各試樣截面上直徑不同的圓棒，淬火后分別測定各試樣截面上沿直徑分布的硬度沿直徑分布的硬度u曲線，從中找出中心恰為半曲線，從中找出中心恰為半馬氏體組織的圓棒，該圓棒直徑即為臨界直徑。馬氏體組織的圓棒，該圓棒直徑即為臨界直徑。臨界直徑越大，表明鋼的淬透性越高。臨界直徑越大，表明鋼的淬透性越高。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西505 鋼的淬火部分常用鋼材的臨界淬透直徑部分常用鋼材的臨界淬透直徑第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西515 鋼的淬火3. 3. 淬透性的應用：淬透性的應用：

25、受力情況：軸向拉壓、彎曲與扭轉受力情況：軸向拉壓、彎曲與扭轉重要與否：重要的軸、齒輪、連桿重要與否：重要的軸、齒輪、連桿彈彈 簧：要求大的屈強比簧：要求大的屈強比(s/b)階階 梯梯 軸：可初車后淬火軸：可初車后淬火焊焊 接接 件：不宜選擇淬透性高的鋼材件：不宜選擇淬透性高的鋼材第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西525 鋼的淬火淬透性的應用：淬透性的應用：第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西535 鋼的淬火淬透性的應用：淬透性的應用：第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西54鋼經(jīng)過淬火后必須回火！鋼經(jīng)過淬火后必須回火！v回火目的：消除應力，防止工件開裂回火目的：消除應力，防止工件開

26、裂v回火工藝：回火工藝：ac1以下保溫后緩冷以下保溫后緩冷6 鋼的回火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西55一、淬火鋼的回火轉變一、淬火鋼的回火轉變v馬氏體分解（馬氏體分解（100350）回火回火m(低過飽和低過飽和-fe2.4c) fig 6-35v殘余奧氏體的分解（殘余奧氏體的分解（200300）b下下v碳化物的轉變（碳化物的轉變（250400）-fe2.4c轉變?yōu)檗D變?yōu)閒e3cv滲碳體的聚集長大和滲碳體的聚集長大和相再結晶（相再結晶（400）成為粒狀成為粒狀fe3c，600后粗化后粗化6 鋼的回火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西56回火鋼的組織和性能轉變回火鋼的組織和性能轉

27、變6 鋼的回火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西57二、回火的分類及應用二、回火的分類及應用6 鋼的回火v低溫回火（低溫回火（150250）回火回火m(低過飽和低過飽和f針針-fe2.4c) 保證高硬度，保證高硬度，用于工模具等用于工模具等 hrc5862v中溫回火（中溫回火（350500）回火屈氏體，回火屈氏體，f針針fe3c極細粒狀極細粒狀 hrc3545，用于各種彈性元件用于各種彈性元件v高溫回火（高溫回火（500650）回火索氏體，回火索氏體，f多邊形多邊形fe3c細粒狀細粒狀 hrc2535淬火淬火+高溫回火高溫回火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)【視頻演示視頻演示視頻演示視頻演示視頻演示視頻演示】第

28、六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西58二、回火的分類及應用二、回火的分類及應用6 鋼的回火不同含碳量碳鋼的不同含碳量碳鋼的回火溫度與硬度的關回火溫度與硬度的關系系第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西59一種淬火方式：形變強化一種淬火方式：形變強化+熱處理強化熱處理強化7 鋼的形變熱處理v分類：分類：形變形變相變相變形變形變 + 相變相變相變相變形變形變 低溫形變（低溫形變（tar1） 高溫形變（高溫形變（tac1）第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西601、低溫形變熱處理、低溫形變熱處理7 鋼的形變熱處理var1以下（以下（500600）變形量變形量6090%v抗拉強度可達抗拉強度

29、可達3300mpav超高強度鋼的熱處理超高強度鋼的熱處理v飛機起落架、模具、飛機起落架、模具、沖頭、板簧沖頭、板簧第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西612、高溫形變熱處理、高溫形變熱處理7 鋼的形變熱處理vac1以上變形以上變形v強化程度有限強化程度有限v強度提高，韌塑強度提高，韌塑性大大提高性大大提高v鍛件、曲軸、連鍛件、曲軸、連桿、葉片、彈簧桿、葉片、彈簧第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西62概概 述述8 鋼的表面淬火v有需求：有需求： 如汽車、拖拉機上的傳動齒輪，其表面硬度要求如汽車、拖拉機上的傳動齒輪，其表面硬度要求為為5862hrc，而心部硬度則要求為，而心部硬度則要求為

30、3338hrc；精密鏜床主軸，要求其與滑動軸承配合的表面硬度精密鏜床主軸，要求其與滑動軸承配合的表面硬度不低于不低于900hv，而心部硬度為，而心部硬度為248286hbs。v成本低：成本低：v方法簡單：方法簡單： 通過快速加熱與立即淬火冷卻相結合的方法來實通過快速加熱與立即淬火冷卻相結合的方法來實現(xiàn)表硬、心韌現(xiàn)表硬、心韌第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西63一、感應加熱表面淬火一、感應加熱表面淬火8 鋼的表面淬火v600/f600/f1/2 1/2 式中：式中：為電流透入的為電流透入的 深度，深度，mmmm； f f為電流頻率，為電流頻率，hzhzv 【集膚效應】【集膚效應】硬度分布第

31、六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西64感應加熱表面淬火的分類感應加熱表面淬火的分類8 鋼的表面淬火v高頻高頻701000khz，常用，常用200300khz，淬硬深，淬硬深度為度為0.52mm。中小模數(shù)齒輪、軸類零件等。中小模數(shù)齒輪、軸類零件等。v中頻中頻50010000hz，常用，常用25008000hz，淬硬深，淬硬深度度210mm，直徑較大的軸類和較大模數(shù)的齒輪，直徑較大的軸類和較大模數(shù)的齒輪等。等。v工頻工頻50hz，淬硬深度達，淬硬深度達1015mm。直徑大于。直徑大于300mm的軋輥及軸類零件等。的軋輥及軸類零件等。v超音頻超音頻202040khz40khz，( (音頻音頻20

32、khz)20khz)，淬硬深度在，淬硬深度在2mm2mm以上，適用于模數(shù)為以上，適用于模數(shù)為3 36 6的齒輪及鏈輪、花鍵的齒輪及鏈輪、花鍵軸、凸輪等。軸、凸輪等。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西65感應加熱表面淬火的特點感應加熱表面淬火的特點8 鋼的表面淬火v淬火溫度高：淬火溫度高： (ac3+80150 )v表面硬、脆性低表面硬、脆性低 ：高：高23hrc，低的脆性。，低的脆性。v疲勞強度高：疲勞強度高： 表面產(chǎn)生體積膨脹而形成壓應力。表面產(chǎn)生體積膨脹而形成壓應力。v表面質(zhì)量好、變形小：不易氧化、脫碳，變形小。表面質(zhì)量好、變形小：不易氧化、脫碳，變形小。v生產(chǎn)過程易于控制：適用于

33、大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程易于控制：適用于大批量生產(chǎn)。v不不 足：設備較貴、復雜零件的感應器不易制造。足：設備較貴、復雜零件的感應器不易制造。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西66二、火焰加熱表面淬火二、火焰加熱表面淬火8 鋼的表面淬火v常用氧常用氧-乙炔火焰對零件表面進行加熱乙炔火焰對零件表面進行加熱v常用材料為中碳鋼和中碳合金鋼，如常用材料為中碳鋼和中碳合金鋼，如35、45、40cr、65mn等；還可用于灰鑄鐵、合金鑄鐵等鑄鐵件。等；還可用于灰鑄鐵、合金鑄鐵等鑄鐵件。v淬硬深度一般為淬硬深度一般為26mm。主要適用于單件或小批量。主要適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型零件和需要局部淬火的工具及零

34、件等。生產(chǎn)的大型零件和需要局部淬火的工具及零件等。v缺點是加熱不均，易造成工件表面過熱，淬火質(zhì)量不缺點是加熱不均，易造成工件表面過熱，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。穩(wěn)定。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西67火焰加熱表面淬火示意圖火焰加熱表面淬火示意圖8 鋼的表面淬火第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西68三、激光加熱表面淬火三、激光加熱表面淬火8 鋼的表面淬火v能量密度能量密度10104 410108 8w/cmw/cm2 2 v淬硬深度淬硬深度0.30. 5mmv形狀復雜、盲孔等均可形狀復雜、盲孔等均可第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西69概述（概述（1）9 鋼的化學熱處理v化學熱處理

35、：化學熱處理： 將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其表面溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其表面化學成分、組織和性能的熱處理工藝。化學成分、組織和性能的熱處理工藝。v化學熱處理的主要特點是：化學熱處理的主要特點是： 表層不僅有組織的變化，而且有成分的變化，故性表層不僅有組織的變化，而且有成分的變化，故性能改變的幅度大。其主要作用是強化和保護金屬表面。能改變的幅度大。其主要作用是強化和保護金屬表面。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西70概述（概述（2）9 鋼的化學熱處理v化學熱處理的基本過程為：

36、化學熱處理的基本過程為： 加熱加熱將工件加熱到一定溫度使之有利于吸收將工件加熱到一定溫度使之有利于吸收滲入元素活性原子；滲入元素活性原子；分解分解由化合物分解或離子轉由化合物分解或離子轉變而得到滲入元素活性原子；變而得到滲入元素活性原子；吸收吸收活性原子被吸活性原子被吸附并溶入工件表面形成固溶體或化合物；附并溶入工件表面形成固溶體或化合物；擴散擴散滲滲入原子在一定溫度下，由表層向內(nèi)部擴散形成一定深入原子在一定溫度下，由表層向內(nèi)部擴散形成一定深度的擴散層。度的擴散層。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西71概述（概述（3）9 鋼的化學熱處理v化學熱處理方法：化學熱處理方法：滲碳、碳氮共滲可

37、提高鋼的硬度、耐磨性及疲勞性質(zhì)；滲碳、碳氮共滲可提高鋼的硬度、耐磨性及疲勞性質(zhì)；滲氮、滲硼、滲鉻使工件表面特別硬，可顯著提高耐磨性和滲氮、滲硼、滲鉻使工件表面特別硬，可顯著提高耐磨性和耐蝕性；耐蝕性；滲鋁可提高耐熱抗氧化性；滲鋁可提高耐熱抗氧化性；滲硫可提高減摩性；滲硫可提高減摩性；滲硅可提高耐酸性等。滲硅可提高耐酸性等。v最常用：最常用：滲碳、滲氮和碳氮共滲及氮碳共滲滲碳、滲氮和碳氮共滲及氮碳共滲。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西72一、鋼的滲碳一、鋼的滲碳9 鋼的化學熱處理 將鋼件在將鋼件在滲碳滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入表層介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學熱處理工藝。

38、的化學熱處理工藝。目的目的是使低碳是使低碳( (w wc c=0.10=0.100.25%)0.25%)鋼件表面得到高碳鋼件表面得到高碳( (w wc c=1.0=1.01.2%)1.2%)，經(jīng)適當?shù)臒崽幚恚?jīng)適當?shù)臒崽幚? (淬火淬火+ +低溫回火低溫回火) )后獲得表面高硬度、高耐磨性；而后獲得表面高硬度、高耐磨性；而心部仍保持一定強度及較高的塑性、韌性，心部仍保持一定強度及較高的塑性、韌性，適用于適用于同同時受磨損和較大沖擊載荷的低碳、低合金鋼零件，如時受磨損和較大沖擊載荷的低碳、低合金鋼零件，如齒輪、活塞銷、套筒及要求很高的噴油嘴偶件等。齒輪、活塞銷、套筒及要求很高的噴油嘴偶件等。第六

39、章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西73鋼的滲碳原理示意圖鋼的滲碳原理示意圖9 鋼的化學熱處理第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西741、氣體滲碳（、氣體滲碳（1）9 鋼的化學熱處理v方法：方法：滴注式滲碳滴注式滲碳v介質(zhì)：介質(zhì)：苯、醇、煤油等液體苯、醇、煤油等液體v工藝：工藝：將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到900900950(950(常用常用930)930)，向爐內(nèi)滴入煤油、，向爐內(nèi)滴入煤油、苯、甲醇、丙酮等有機液體，在高溫下分解成苯、甲醇、丙酮等有機液體，在高溫下分解成coco、coco2 2、h h2 2及及chch4 4等氣體組成的滲碳氣氛，在等氣

40、體組成的滲碳氣氛，在高溫下與工件接觸時便在工件表面進行下列反高溫下與工件接觸時便在工件表面進行下列反應，生成活性碳原子。應，生成活性碳原子。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西751、氣體滲碳（、氣體滲碳（2）9 鋼的化學熱處理生成活性碳原子：生成活性碳原子：2coc+co2coc+co2 2 chch4 4c+2hc+2h2 2 co+hco+h2 2c+hc+h2 2o o 隨后活性碳原子被鋼表面吸收而溶入奧氏體隨后活性碳原子被鋼表面吸收而溶入奧氏體中，并向內(nèi)部擴散而形成一定深度的滲碳層。中，并向內(nèi)部擴散而形成一定深度的滲碳層。氣體滲碳的優(yōu)點是：氣體滲碳的優(yōu)點是： 生產(chǎn)率高，勞動條件好

41、，滲碳過程容易控生產(chǎn)率高，勞動條件好，滲碳過程容易控制，容易實現(xiàn)機械化、自動化，適用于大批量制，容易實現(xiàn)機械化、自動化，適用于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西762、固體滲碳、固體滲碳9 鋼的化學熱處理滲碳滲碳 工藝：工藝：工件工件+滲碳劑密封裝入滲碳箱中，滲碳劑密封裝入滲碳箱中， 加熱至加熱至900950保溫。保溫。固體滲碳劑：固體滲碳劑：碳粉和碳酸鹽碳粉和碳酸鹽(baco3或或na2co3) 的混合物。的混合物。化學化學 反應：反應： c+o22co baco3或或na2co3bao（或（或na2o）+co2 co2+c 2co 2coc+co2第六章 鋼的熱處理

42、 機電工程學院 趙占西773、滲碳層的組織及熱處理、滲碳層的組織及熱處理9 鋼的化學熱處理表面的含碳量最高：表面的含碳量最高：wc=1.0%左右，由表及里，左右，由表及里， 含碳量逐漸降低，直至原始含碳量。含碳量逐漸降低，直至原始含碳量。組織由表及里為：組織由表及里為： (p+fe3c)(p)(p+f)(f+p)滲碳層的深度：滲碳層的深度： 碳鋼碳鋼從表面到過渡區(qū)亞共析組織一半處從表面到過渡區(qū)亞共析組織一半處的深度為滲碳層的深度；的深度為滲碳層的深度； 合金鋼合金鋼從表面到過渡區(qū)亞共析組織終止從表面到過渡區(qū)亞共析組織終止處的深度作為滲碳層的深度。處的深度作為滲碳層的深度。 第六章 鋼的熱處理

43、機電工程學院 趙占西78滲滲碳碳層層的的組組織織9 鋼的化學熱處理過共析組織過共析組織(p+fe3c) 共析組織共析組織(p) 過渡區(qū)亞共析組織過渡區(qū)亞共析組織(p+f) 原始亞共析組織原始亞共析組織(f+p) 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西79滲碳層的熱處理（滲碳層的熱處理（1）9 鋼的化學熱處理直接淬火法直接淬火法 預冷至預冷至850880后直接淬入油中或水后直接淬入油中或水中，中，180200進行低溫回火。進行低溫回火。預冷目的預冷目的 ：減少淬火變形及開裂，使表層析出碳化物，減少淬火變形及開裂，使表層析出碳化物，降低奧氏體的含碳量，從而降低淬火后的殘余奧氏體量，降低奧氏體的含

44、碳量，從而降低淬火后的殘余奧氏體量，提高表層硬度。提高表層硬度。特特 點：點： 操作簡單、成本低，生產(chǎn)率高，但在高操作簡單、成本低，生產(chǎn)率高，但在高溫下長期保溫，奧氏體晶粒易長大，影響淬火后工件的溫下長期保溫，奧氏體晶粒易長大，影響淬火后工件的性能，故只適用于滲碳件的心部和表層都不過熱的情況性能，故只適用于滲碳件的心部和表層都不過熱的情況下；此外預冷過程中，二次滲碳體沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀下；此外預冷過程中，二次滲碳體沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，對工件淬火后的性能不利。析出，對工件淬火后的性能不利。用途：用途：大批量生產(chǎn)的汽車、拖拉機齒輪常用此法。大批量生產(chǎn)的汽車、拖拉機齒輪常用此法。 第六章 鋼的熱

45、處理 機電工程學院 趙占西80滲碳層的熱處理（滲碳層的熱處理（2）9 鋼的化學熱處理一次淬火法一次淬火法 ： 工件經(jīng)滲碳空冷后，再重新加熱至淬火溫度工件經(jīng)滲碳空冷后，再重新加熱至淬火溫度（如（如830860）進行淬火，然后在）進行淬火，然后在180200回火。這種方法在工件重新加熱時奧氏體晶粒得回火。這種方法在工件重新加熱時奧氏體晶粒得到細化，使鋼的性能得到提高。到細化，使鋼的性能得到提高。用途用途 適用于比較重要的零件，如高速柴油機齒輪適用于比較重要的零件，如高速柴油機齒輪等。等。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西81滲碳層的熱處理（滲碳層的熱處理（3）9 鋼的化學熱處理二次淬火法二次

46、淬火法 滲碳空冷后，先加熱到滲碳空冷后，先加熱到acac3 3以上以上( (一一般為般為850850900900) )油淬，使心部組織細化，消除油淬，使心部組織細化，消除表層網(wǎng)狀滲碳體；然后再加熱到表層網(wǎng)狀滲碳體；然后再加熱到acac1 1以上以上( (一般為一般為750750800800) )油淬，最后在油淬，最后在180180200200進行回火。進行回火。二次淬火法使工件表層和心部組織被細化，從而二次淬火法使工件表層和心部組織被細化，從而獲得較好的力學性能。但工藝復雜，成本高；工獲得較好的力學性能。但工藝復雜，成本高；工件經(jīng)反復加熱冷卻后易產(chǎn)生變形和開裂。所以只件經(jīng)反復加熱冷卻后易產(chǎn)生變

47、形和開裂。所以只適用于少數(shù)對性能要求特別高的工件。適用于少數(shù)對性能要求特別高的工件。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西82滲碳工件的一般工藝路線滲碳工件的一般工藝路線9 鋼的化學熱處理 鍛造（問題）鍛造（問題）正火（目的）正火（目的）機械加工【可否與滲碳工藝倒置】機械加工【可否與滲碳工藝倒置】滲碳（組織）滲碳（組織）淬火淬火+ +低溫回火低溫回火精加工精加工第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西83滲碳工件的最終組織滲碳工件的最終組織9 鋼的化學熱處理淬火淬火+ +低溫回火：低溫回火： 針狀回火馬氏體針狀回火馬氏體+ +碳化物碳化物+ +少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體 硬度為硬度為58

48、5864hrc64hrc，而心部則隨鋼的淬透性而，而心部則隨鋼的淬透性而定。定。 對于低碳鋼如對于低碳鋼如1515、2020鋼，其心部組織為鐵素體鋼，其心部組織為鐵素體+ +珠光體，硬度相當于珠光體，硬度相當于101015hrc15hrc； 對于低碳合金鋼如對于低碳合金鋼如20crmnti20crmnti，心部組織為回，心部組織為回火低碳馬氏體火低碳馬氏體+ +鐵素體，硬度為鐵素體，硬度為353545hrc45hrc。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西84滲碳工件的實際應用滲碳工件的實際應用9 鋼的化學熱處理 設計技術條件設計技術條件： 滲碳層深度滲碳層深度、表面硬度表面硬度、心部硬度心

49、部硬度及及不不允許滲碳允許滲碳的部位等，的部位等， 不允許滲碳的部位不允許滲碳的部位： 可采用鍍銅的方法來防止?jié)B碳或多留加可采用鍍銅的方法來防止?jié)B碳或多留加工余量。工余量。 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西85二、鋼的氮化（滲氮）二、鋼的氮化（滲氮）9 鋼的化學熱處理滲氮滲氮一般在一般在acac1 1溫度以下溫度以下使活性氮原子使活性氮原子滲入工件表面的化學熱處理工藝。滲入工件表面的化學熱處理工藝。目的目的提高工件表面硬度、耐磨性、疲提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞性質(zhì)、耐蝕性及熱硬性。勞性質(zhì)、耐蝕性及熱硬性。分類分類氣體滲氮和離子滲氮。氣體滲氮和離子滲氮。第六章 鋼的熱處理 機電工程學

50、院 趙占西861 1、氣體氮化（、氣體氮化（1 1）9 鋼的化學熱處理氣體滲氮氣體滲氮 在氣體介質(zhì)中進行滲氮的工藝稱在氣體介質(zhì)中進行滲氮的工藝稱為氣體滲氮。為氣體滲氮。工藝過程工藝過程 在滲氮爐內(nèi)通入氨氣，在在滲氮爐內(nèi)通入氨氣，在380380以上氨分解出活性氮原子以上氨分解出活性氮原子:2nh:2nh3 33h3h2 2+2n+2n活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，在保溫過程中向里擴散，形成滲氮層。在保溫過程中向里擴散，形成滲氮層。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西871 1、氣體氮化（、氣體氮化（2 2）9 鋼的化學熱處理工藝特點：工藝特點：溫度低

51、：溫度低：500500600600常用常用550550570570，遠，遠低于滲碳溫度。由于氮在鐵素體中有一定的溶解低于滲碳溫度。由于氮在鐵素體中有一定的溶解能力，無需加熱到高溫。能力，無需加熱到高溫。時間長：時間長：202050h50h，氮化層厚度為，氮化層厚度為0.40.40.6mm0.6mm。需調(diào)質(zhì)預處理：需調(diào)質(zhì)預處理：改善機加工性能和獲得均勻的回改善機加工性能和獲得均勻的回火索氏體組織，保證較高的強度和韌性。火索氏體組織，保證較高的強度和韌性。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西881 1、氣體氮化（、氣體氮化（3 3）9 鋼的化學熱處理滲氮件的性能滲氮件的性能表面強化和表面保護表

52、面強化和表面保護高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性合金氮化物層，合金氮化物層，100010001100hv1100hv，而且，而且在在600600650650下保持不下降；下保持不下降；疲勞極限高疲勞極限高滲氮層的體積增大產(chǎn)生殘余壓應力，疲勞極滲氮層的體積增大產(chǎn)生殘余壓應力，疲勞極限提高達限提高達15%15%35%35%；高的耐蝕性能高的耐蝕性能致密的耐蝕的氮化物，使工件在水、過熱致密的耐蝕的氮化物，使工件在水、過熱的蒸氣和堿性溶液中都很穩(wěn)定；的蒸氣和堿性溶液中都很穩(wěn)定；變形很小變形很小這是由于滲氮溫度低。這是由于滲氮溫度低。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西891 1、氣體氮化（、氣體氮

53、化（4 4）9 鋼的化學熱處理應應 用：用：交變載荷下工作并要求耐磨的重要結構零交變載荷下工作并要求耐磨的重要結構零件，如高速傳動的精密齒輪、高速柴油機曲軸、高精度件，如高速傳動的精密齒輪、高速柴油機曲軸、高精度機床主軸及在高溫下工作的耐熱、耐蝕、耐磨零件如齒機床主軸及在高溫下工作的耐熱、耐蝕、耐磨零件如齒輪套、閥門、排氣閥等。輪套、閥門、排氣閥等。技術要求：技術要求：需選用含與需選用含與n n親合力大的親合力大的alal、crcr、momo、titi、v v等合金元素的合金鋼，如等合金元素的合金鋼，如38crmoala38crmoala、35crala35crala、38crmo38crmo

54、等。等。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西901 1、氣體氮化（、氣體氮化（5 5）9 鋼的化學熱處理技術要求：技術要求：應注明氮化層深度、表面硬度、氮應注明氮化層深度、表面硬度、氮化部位、心部硬度等，對于零件上不需滲氮的化部位、心部硬度等，對于零件上不需滲氮的部位鍍錫或鍍銅保護，或增加加工余量、氮化部位鍍錫或鍍銅保護，或增加加工余量、氮化后去除。后去除。工藝路線：工藝路線：鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 精加工精加工去應力去應力粗磨粗磨氮化氮化 精磨或研磨精磨或研磨 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西912 2、離子滲氮（、離子滲氮（1 1）9 鋼的化學熱處理離子滲氮：離子

55、滲氮：在低于一個大氣壓的滲氮氣氛在低于一個大氣壓的滲氮氣氛中，利用工件中，利用工件( (陰極陰極) )和陽極之間產(chǎn)生的輝和陽極之間產(chǎn)生的輝光放電進行滲氮的工藝稱為離子滲氮。光放電進行滲氮的工藝稱為離子滲氮。離子滲氮工藝過程離子滲氮工藝過程離子滲氮工藝過程離子滲氮工藝過程離子滲氮工藝過程離子滲氮工藝過程第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西922 2、離子滲氮（、離子滲氮（2 2）9 鋼的化學熱處理工藝過程：工藝過程：真空度真空度1010-1-11010-2-2torr(1torr=1mmhg=133.3pa)torr(1torr=1mmhg=133.3pa)的離子滲的離子滲氮爐中，通入氮爐中

56、，通入nh3，工件，爐壁工件，爐壁，400400750v750v，氨氣，氨氣被電離成氨和氫的正離子和電子，陰極工件表面形成一被電離成氨和氫的正離子和電子，陰極工件表面形成一層紫色輝光，高能量氮離子高速轟擊工件表面，層紫色輝光，高能量氮離子高速轟擊工件表面，動能動能熱能熱能，工件表面溫升到，工件表面溫升到450450650650；同時氮離子在陰極；同時氮離子在陰極上奪取電子后，還原成氮原子滲入工件表面，形成滲氮上奪取電子后，還原成氮原子滲入工件表面，形成滲氮層。另外，氮離子轟擊工件表面時，還能產(chǎn)生陰極濺射層。另外，氮離子轟擊工件表面時，還能產(chǎn)生陰極濺射效應而濺射出鐵離子，鐵離子形成氮化鐵效應而濺

57、射出鐵離子，鐵離子形成氮化鐵(fen)(fen)附著在附著在工件表面并依次分解為工件表面并依次分解為fefe2 2n n、fefe3 3n n、fefe4 4n n放出氮原子向放出氮原子向工件內(nèi)部擴散，形成滲氮層。工件內(nèi)部擴散，形成滲氮層。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西932 2、離子滲氮（、離子滲氮（3 3）9 鋼的化學熱處理工藝特點：工藝特點：f速度快、周期短。速度快、周期短。38crmoala38crmoala要達到要達到0.530.530.7mm0.7mm深的深的滲層，滲層， 151520h20h（氣體滲氮法氣體滲氮法50h50h）。）。f質(zhì)量高。質(zhì)量高。由于陰極濺射有抑制生

58、成脆性層的作用，所由于陰極濺射有抑制生成脆性層的作用，所以明顯提高滲氮層的韌性和疲勞性質(zhì)。以明顯提高滲氮層的韌性和疲勞性質(zhì)。f工件變形小。工件變形小。陰極濺射效應使工件尺寸略有減小，可陰極濺射效應使工件尺寸略有減小，可抵消氮化物形成引起的尺寸增大。適用于處理精密零件抵消氮化物形成引起的尺寸增大。適用于處理精密零件和復雜零件，如和復雜零件，如38crmoala38crmoala鋼制成的長鋼制成的長9009001000mm1000mm、外、外徑徑27mm27mm的螺桿，滲氮后其彎曲變形小于的螺桿，滲氮后其彎曲變形小于5m5m。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西942 2、離子滲氮（、離子滲氮

59、（4 4）9 鋼的化學熱處理工藝特點：工藝特點：f對材料的適應性強。對材料的適應性強。滲氮用鋼、碳鋼、合金鋼和鑄鐵滲氮用鋼、碳鋼、合金鋼和鑄鐵都能進行離子滲氮，但專用滲氮鋼（如都能進行離子滲氮，但專用滲氮鋼（如38crmoala38crmoala）效）效果最佳。果最佳。缺點：缺點：投資高，溫度分布不均，測溫困難和操作要求嚴投資高，溫度分布不均，測溫困難和操作要求嚴格等。格等。第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西95三、氣體氮碳共滲（氣體軟氮化）三、氣體氮碳共滲（氣體軟氮化）9 鋼的化學熱處理 在氣體介質(zhì)中對工件同時滲入氮和碳，并以滲氮在氣體介質(zhì)中對工件同時滲入氮和碳，并以滲氮為主的化學熱處

60、理工藝稱為氣體氮碳共滲。目前氮碳為主的化學熱處理工藝稱為氣體氮碳共滲。目前氮碳共滲已廣泛應用于模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、共滲已廣泛應用于模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸套等耐磨件的處理，但由于表層碳氮化合齒輪、氣缸套等耐磨件的處理，但由于表層碳氮化合物層太薄，僅有物層太薄，僅有0.010.010.02mm0.02mm，不宜用于重載條件下。，不宜用于重載條件下。尿素分解尿素分解(nh(nh2 2) )2 2coco+2hcoco+2h2 2+2n 2coco+2n 2coco2 2+c+c 第六章 鋼的熱處理 機電工程學院 趙占西96四、四、氣體碳氮共滲氣體碳氮共滲 9 鋼的化學熱處