《材料科學與工程基礎》鋼的熱處理工藝3鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理工藝表面淬火化學熱處理工藝的核心:使零件具有“表硬里韌”的力學性能。表面淬火齒輪1.表面淬火①定義:是一種不改變鋼表層化學成分,但改變表層組織的局部熱處理工藝。②工藝特征:通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持原有組織不變。③表面淬火用鋼:選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。④表面淬火加工的方法:

感應加熱(高、中、工頻)、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱法等。1.感應加熱表面淬火1)感應加熱的基本原理:電子感應--感應電流---渦流工件表面產生密度很高的感應電流，使之迅速加熱到奧氏體狀態，隨后快速冷卻獲得馬氏體組織的淬火方法。感應加熱表面淬火示意圖集膚效應示意圖集膚效應電流透入深度(δ)與電流頻率(f)的關系:

δ=500/√f（mm）

高頻80~1000kHz0.5~2mm中頻2500~8000Hz3~6mm工頻50Hz10~15mm2)工藝要求:*表面淬火前,必須對零件進行正火或調質處理,以保證零件有良好的基體。*表面淬火后,必須對零件進行低溫回火處理,以降低淬火應力和脆性。3)生產特點:淬火件的質量好;工件變形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易控制;生產率高。設備投資大,不適于復雜形狀零件和小批量生產。2.火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法2)火焰加熱表面淬火的特點:設備簡單,操作方便,成本低。淬火質量不穩定。適于單件、小批量及大型零件的生產?；瘜W熱處處理定義:將零件置置于一定定的化學學介質中,通過加熱熱、保溫溫,使介質中一種或或幾種元元素原子子滲入工件表層層,以改變鋼鋼表層的的化學成分和和組織的的熱處理理工藝。。1.化學熱處處理的基基本過程程:2)吸收:活性原子子被零件件表面吸吸收和溶溶解。3)擴散:活性原子子由零件件表面向向內部擴擴散,形成一定定的擴散散層。1)分解:化學介質質在高溫溫下釋放放出待滲滲的活性原原子。2COCO2+〔C〕2.化學熱處處理進行行的條件件:1)滲入元素素的原子子必須是是活性原子子,而且具有較較大的擴擴散能力力。2)零件本身身具有吸吸收滲入入原子的的能力,即對滲入入原子有有一定的的溶解度度或能與之化合合,形成化合合物。3.化學熱處處理的種種類:滲碳;滲氮;碳氮共滲;滲硼;滲鋁;滲硫;滲硅;滲鉻等。。1)鋼的滲碳碳(Carburizeofsteel)①定義:向鋼的表表面滲入入碳原子的過程。。②目的:獲得具有有表硬里韌韌性能的零零件。③用鋼:低碳鋼和和低碳合合金鋼。。④方法:固體、氣氣體、離離子滲碳碳。固體滲碳碳法示意意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱氣體滲碳碳法示意意圖⑤工藝:加熱溫度度為900～950℃℃;滲碳時間間一般為為3～9小時;⑥滲碳后后的組織織:

1%CP+Fe3CⅡ0.2%CF+P少表面中心零件PP+F20鋼滲碳緩緩冷組織織(化染)580表層珠光光體+網狀滲碳碳體;中層珠光光體;內層鐵素素體+珠光體⑦滲碳后的的熱處理理工藝時間溫度930℃850℃方案1方案2滲碳淬火加熱⑦滲碳后的的熱處理理工藝⑧熱處理后后的組織織低碳M回+FM回+Fe3C+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種⑨常用的鋼鋼種:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。20CrMnTi鋼滲碳層層組織(化染)320滲碳體(白色塊狀狀)+高碳M(蘭色針狀狀)+殘余A(棕黃色)2)鋼的滲氮氮①定義:向鋼的表表面滲入入氮原子子的過程程。②目的:獲得具有有表硬里里韌及抗抗蝕性能能的零件。。③用鋼:中碳合金金鋼。④方法:氣體滲氮氮。⑤工藝:加熱溫度500～600℃;保溫時間0.3～0.5mm/20～50h。⑥熱處理特點點:滲氮前需調質質處理;滲氮后不需熱熱處理。⑦滲氮處理后的的組織表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。⑧常用的鋼種:35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌鋼)等。38CrMoAl氣體滲氮層組組織(化染)650黃色區:ε(Fe2-3N)+γγ’(Fe4N);紅色區:γ’(Fe4N);藍綠色區:含氮索氏體+脈狀氮化物;綠黃色區:索氏體基體。。滲碳與滲氮的的工藝特點處理后是否需要熱處理處理時間(h)處理溫度(℃)名稱需要3～9900～950滲碳不需要20～50500～600滲氮熱處理新技術術可控氣氛熱處處理真空熱處理形變熱處理化學熱處理電子束表面淬淬火激光熱處理熱處理新技術術熱處理新技術術簡介1.可控氣氛熱處處理在爐氣成分可可控的熱處理理爐內進行的的熱處理稱為為可控氣氛熱熱處理。在熱熱處理時實現現無氧化加熱熱是減少金屬屬氧化損耗，，保證制件表表面質量的必必備條件。正確控制熱處處理爐內的爐爐氣成分，可可為某種熱處處理過程提供供元素的來源源，金屬零件件和爐氣通過過界面反應，，其表面可以以獲得或失去去某種元素。。也可以對加加熱過程的工工件提供保護護。如可使零件不不被氧化，不不脫碳或不增增碳，保證零零件表面耐磨磨性和抗疲勞勞性。從而也也可以減少零零件熱處理后后的機加工余余量及表面的的清理工作。。縮短生產周周期，節能、、省時，提高高經濟效益。。可控氣氛熱熱處理已成為為最成熟的，，在大批量生生產條件下應應用最普遍的的熱處理技術術之一。2.真空熱處理真空熱處理是是在0.0133Pa～1.33Pa真空度的真空空介質中對工工件進行熱處處理的工藝。。真空熱處理理具有無氧化化、無脫碳、、無元素貧化化的特點，可可以實現光亮亮熱處理，可可以使零件脫脫脂、脫氣，，避免表面污污染和氫脆；；同時可以實實現控制加熱熱和冷卻，減減少熱處理變變形。提高材材料性能；還還具有便于自自動化、柔性性化和清潔熱熱處理等優點點。近年已被被廣泛采用，，并獲得迅速速發展。幾乎全部熱處處理工藝均可可以進行真空空熱處理，如如退火、淬火火、回火、滲滲碳、氮化、、滲金屬等。。而且淬火介介質也由最初初僅能氣淬，，發展到現在在的油淬、水水淬、硝鹽淬淬火等。3.離子滲擴熱處處理離子子滲滲擴擴熱熱處處理理是是利用用陰陰極極(工件件)和陽陽極極間間的的輝輝光光放放電電產產生生的的等等離離子子體體轟轟擊擊工工件件，，使使工工件件表表層層的的成成分分、、組組織織及及性性能能發發生生變變化化的熱熱處處理理工工藝藝。。離離子子滲滲碳碳的的硬硬度度、、疲疲勞勞強強度度、、耐耐磨磨性性等等力力學學性性能能比比傳傳統統滲滲碳碳方方法法都都高高，，而而且且滲滲碳碳速速度度快快，，特特別別是是對對狹狹小小縫縫隙隙和和小小孔孔能能進進行行均均勻勻的的滲滲碳碳，，滲滲碳碳層層表表面面碳碳濃濃度度和和滲滲層層深深度度容容易易控控制制，，工工件件不不易易產產生生氧氧化化；；表表面面潔潔凈凈，，耗耗電電省省和和無無污污染染。。根根據據同同樣樣的的原原理理，，離離子子轟轟擊擊熱熱處處理理還還可可以以進進行行離離子子碳碳氮氮共共滲滲、、離離子子硫硫氮氮共共滲滲、、離離子子滲滲金屬屬等等，，所所以以在在國國內內外外具具有有很很大大的的發發展展前前途途。?？p紉機用氮化件經氮化的機車曲軸激光光束束能能量量密密度度高高，，加加熱熱/冷卻卻快快，，加加工工時時間間短短；；精確確可可控控，，可可以以實實現現對對復復雜雜形形狀狀合合金金部部件件的的加加工工處處理理；；無污污染染，，安安全全可可靠靠，，操操作作簡簡單單，，效效率率高高。。4.激光光加加熱熱表表面面淬淬火火5.形變變熱熱處處理理形變變熱熱處處理理是是將形形變變強強化化與與相相變變強強化化綜綜合合起起來來的的一一種種復復合合強強韌韌化化處理理方方法法。。從從廣廣義義上上來來說說，，凡凡是是將將零零件件的的成成形形工工序序與與組組織織改改善善有有效效結結合合起起來來的的工工藝藝都都叫叫形形變變熱熱處處理理。。形變變熱熱處處理理的的強強化化機機理理是是：：奧奧氏氏體體形形變變使使位位錯錯密密度度升升高高，，由由于于動動態態回回復復形形成成穩穩定定的的亞亞結結構構，，淬淬火火后后獲獲得得細細小小的的馬馬氏氏體體，，板條馬馬氏體體數量量增加加，板板條內內位錯錯密度度升高高，使馬馬氏體體強化化。此此外，，奧氏體體形變變后位位錯密密度增增加，，為碳碳氮化化物彌彌散析析出提供了了條件件，獲獲得彌彌散強強化效效果。。彌散散析出出的碳碳氮化化物阻阻止奧奧氏體體長大大，轉轉變后后的馬馬氏體體板條條更加加細化化，產產生細細晶強強化。。馬氏氏體板板條的的細化化及其其數量量的增增加，，碳氮氮化物物的彌彌散析析出，，都能能使鋼鋼在強強化的的同時時得到到韌化化。9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。21:56:3721:56:3721:5612/29/20229:56:37PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2221:56:3721:56Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:56:3721:56:3721:56Thursday,December29,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2221:56:3821:56:38December29,202214、他鄉生白白發，舊國國見青山。。。29十二二月20229:56:38下下午21:56:3812月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:56下下午午12月月-2221:56December29,202216、行動出成成果，工作作出財富。。。2022/12/2921:56:3821:56:3829December202217、做前，能夠夠環視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點的射線線向前。。9:56:38下午9:56下下午21:56:3812月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結結果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。21:56:3821:56:3821:5612/29/20229:56:38PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2221:56:3821:56Dec-2229-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。21:56:3821:56:3821:56Thursday,December29,202213、不知知香積積寺，，數里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2221:56:3821:56:38December29,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。29十十二月20229:56:38下午午21:56:3812月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月229:56下下午午12月月-2221:56December29,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2921:56:3821:56:3829December202217、空山新雨雨后，天氣氣晚來秋。。。9:56:38下下午9:56下下午21:56:3812月-229、楊柳柳散和和風，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、閱閱讀讀一一切切好好書書如如同同和和過過去去最最杰杰出出的的人人談談話話。。21:56:3821:56:3821:5612