钢的热处理专题教学PPT.ppt

6钢的热处理（3）,6-7钢的表面淬火,一、感应加热表面淬火 集肤效应: 电流频率越高,涡流集中的 表面层越薄. 500/,感应加热设备,高频感应加热淬火 200300khz 0.50.2mm 中小模数齿轮、中小尺寸轴类 中频感应加热淬火 2500800hz 210mm 大中模数齿轮、较大尺寸轴类 工频感应加热淬火 50hz 1015mm 大直径轧辊、火车车轮,适用材料：中碳钢、中碳合金钢 45 40cr 40mnb 预先处理：正火或调质 感应加热表面淬火特点 过热度大（ac3以上80150），得到细 隐晶马氏体，硬度高2hrc3hrc。 残余压应力，提高疲劳强度。 氧化脱碳少，变形小。 温度、淬硬层易于控制。,传动轴淬火,斧子淬火,齿轮、链轮淬火,大模数齿轮单齿淬火,工件内孔淬火,感应加热表面淬火件的技术条件,1、表面硬度 p119表5-1 2、淬硬层深度 表5-2 3、预先热处理要求(调质/正火),二、火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火特点,设备简单、成本低、灵活性大。 淬硬层26mm，太深易过热，质量较难控制。 单件、小批量生产，大型零件表面淬火。,6-8 钢的化学热处理,将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素深入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能的工艺。 渗碳 渗氮 碳氮共渗,一、渗碳,目的： 提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。 心部仍保持良好的塑性和韧性。 应用：磨损和较大冲击载荷的零件。 （齿轮、活塞销、套筒）,活塞销,渗碳方法 气体渗碳 介质： 煤油、苯、甲醇 煤气、天然气 反应： 2co co2+c h2+co h2o+c cnh2n nh2+nc,气体渗碳炉,固体渗碳 介质： 木炭、碳酸盐（baco3 na2co3） 反应： baco3 bao+co2 co2+c 2co 2co co2 +c 特点： 设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差， 质量不易控制。,渗碳用钢,c：0.080.25%，对于要求较高或较大截面的零件，含碳量达0.30%。 低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时间渗碳晶粒易于长大，重要零件(如汽车、拖拉机齿轮等)都用低碳合金渗碳钢。合金渗碳钢中常加入cr、ni、mo、w、v、mn、b和ti等元素。,常见的防渗方法,预留余量切除法 涂料法 镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为0.020.04mm的铜层，可以比较可靠的防止碳的渗入。,齿轮轴防渗涂层,渗碳工艺 温度：900950 时间：决定于渗层厚度要求（124页表）,低碳钢渗碳缓冷后的显微组织,过共析,共析,亚共析,渗碳层厚度,碳钢：表面到过渡层一半处。 过渡层：出现铁素体开始至心部原始组 织为止。 合金钢：表层至心部原始组织。,渗碳后的热处理,直接淬火 工艺简单、生产效率高。 节约能源、成本低。脱碳倾向小。 组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。 变形较大。为了减少淬火时的变形, 渗碳后常将工件预冷到830850后淬火。 适用于本质细晶粒钢。,渗碳后的热处理示意图,一次淬火 心部要求高的合金钢，略高于心部ac3； 受载不大但表面性能要求高的零件，ac1以上3050。 适用本质细晶粒钢。,二次淬火 力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢； 第一次，ac3以上3050，改善心部组织，消除表面网状二次渗碳体； 第二次，ac1以上3050 ，表层获得细马氏体和均匀分布的粒状渗碳体； 工艺复杂，生产率低，成本高，变形大，只用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。,渗碳件的一般工艺路线,锻造正火机械加工渗碳 局部镀铜 淬火+低温回火精加工,钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能,组织：表层 高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体； 心部 低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体） 表面硬度高，58hrc64hrc，耐磨性好；心部韧性好，硬度较低。未淬硬：137hb183hb 淬 硬：30hrc45hrc 疲劳强度高。 图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中不允许硬度高的部位应注明。,二、渗氮,气体渗氮 氨被加热分解出活性氮原子，氮原子被钢吸收并溶入表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。 常用的氮化钢：35crala, 38crmoala, 38crwvala等。 2nh3 3h2+2n,与渗碳相比特点： 温度低（500600 ） 时间长（20h50h），0.3mm0.5mm 氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性,氮化件的组织和性能 高硬度（1000hv1100hv），高耐磨性、热硬性（fe4n,fe2n）。 表面压应力提高疲劳强度。 温度低，变形小。 耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）。,氮化用钢 35crala,38crmoala,38crwvala 等 应用 发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、气轮机阀门 耐磨性 精度 耐热 耐蚀件。,汽缸套,精密丝杠,离子氮化,在低真空度的容器内，保持氮气的压强为（110）133.32pa，在400700v的直流电压作用下，使电离后的电离子高速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表层。 周期短，仅为气体渗氮1/31/4； 表层不易形成白色脆性层。,离子氮化,三、碳氮共渗,工艺 介质：煤油、氨气 温度：830 850 时间：12h 渗层：0.2mm0.5mm 性能 含氮马氏体耐磨性好。 比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。,真空炉,6-9 热处理工艺缺陷与零件结构,一、热处理工艺缺陷及防止措施 1）硬度不足或出现软点 亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。 表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组织。 冷却速度不足或冷却不均匀。 淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却速度。,2）零件变形与开裂 正确选材、合理设计。 淬火前进行相应的退火或正火，细化晶粒、均匀组织。 严格控制淬火加热温度。 采用适当的淬火方法。 淬火后立即回火。,二、 热处理零件的结构工艺性,设计倒角 避免厚薄悬殊 形状对称,三、 热处理工序位置的安排,退火、正火的工序位置 毛坯生产 退火或正火 机械加工 调质的工序位置 下料 锻造 正火（或退火） 机械粗加工 调质 机械精加工,淬火的工序位置 下料