§2-3钢的热处理(二).ppt

第2章 机械工程材料,2-3 钢的热处理常识（二）,导入：,1、钢的热处理分类,2、钢的普通热处理有哪些？,机械制造业中，很多机器零件要求表面耐磨损，不易产生疲劳破坏，而心部却要求有足够的塑性和韧性，如齿轮、轴、凸轮等。,怎样满足上述要求呢？,导入：,解决这一问题的方法表面热处理。,在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法， 都不能满足其要求。,低碳钢：可满足心部要求，表面要求不能满足。,高碳钢：可满足表面要求，心部要求不能满足。,新授：,钢的表面热处理是使零件表面获得高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来良好的韧性和塑性的一类热处理方法。,二、钢的表面热处理,（1）提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。 （2）使零件心部具有高的韧性和塑性防止脆性断裂。,1、表面热处理的目的：,外硬内韧,表面 热处理,表面淬火,火焰加热表面淬火,感应加热表面淬火,化学热处理,渗碳,渗氮,碳氮共渗,2、表面热处理的种类：,渗金属,（1）表面淬火,所谓表面淬火，顾名思义就是仅把零件需耐磨的表层淬硬，而中心仍可保持未淬火的高韧性状态。,表面淬火必须用高速加热法使零件表面层很快地达到淬火温度，而不等其热量传至内部，立即迅速冷却使表面层淬硬。,表面淬火用的钢材必须是中碳（0.35%）以上的钢，常用40、45钢或中碳合金钢40Cr。, 火焰加热表面淬火,1）概念：,2）特点：,用乙炔氧或煤气氧等的火焰，将零件表面迅速加热到淬火温度，然后立即喷水冷却。,设备简单, 操作方便, 成本低； 淬火质量不稳定； 适于单件、小批量及大型零件的生产。,3）应用：,轧钢机齿轮、轧辊；矿山机械齿轮、轴； 普通机床导轨、齿轮。,火焰加热表面淬火示意图,感应线圈交变磁场感应电流工作电阻加热，集肤效应表层加热，快冷淬硬层。, 感应加热表面淬火,1）基本原理：,2）种类：,高频感应加热表面淬火,中频感应加热表面淬火,工频感应加热表面淬火,感应加热表面淬火示意图,如：机床和精密机械上的中小模数齿轮，汽车、矿山机械上的大模数齿轮；花键轴，汽车半轴等；滚丝模、剪刀刃、锉刀。,3）特点：,4）应用：,加热快，生产率高，氧化脱碳少，变形小；表面组织细，硬度高；容易实现自动化；工件 形状受限制，圆截面的轴、齿轮等；设备昂贵，维修、调整困难。,轴类、齿轮类、工模具等。,激光表面处理示例,核电站阀门盖修复,船用阻尼套激光强化,齿圈激光淬火,（2）化学热处理,将金属或合金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。,定义：,种类：,渗碳,渗氮,碳氮共渗,渗金属,2）吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。,3）扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一定的扩散层。, 基本过程：,(1) 渗碳,1)定义:,获得具有表硬里韧性能的零件。,3)用钢:,低碳钢和低碳合金钢。,固体、气体、液体渗碳。,向钢的表面渗入碳原子的过程。,2)目的:,4)方法:,固体渗碳法示意图,气体渗碳法示意图,加热温度为900950; 渗碳时间一般为39小时;,7)常用的钢种:,15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。,5)工艺:,汽车齿轮、活塞销等。,6)后续热处理:,淬火+低温回火,8)应用:,向钢的表面渗入氮原子的过程。,获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。,中碳合金钢。,气体渗氮。,(2) 渗氮,1)定义:,3)用钢:,2)目的:,4)方法:,加热温度500600; 保温时间0.30.5mm/2050h。,6)热处理特点:,35 CrMo、18CrNiW、 38CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。,渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。,7)常用的钢种:,5)工艺:,要求精度高、冲击载荷小，抗热、抗腐蚀的耐磨件：发动机的气缸、排气门、精密齿轮、精密模具等。,8)应用:,渗碳与渗氮的工艺特点,向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。,获得具有表硬里韧性能的零件。,固体碳氮共渗,气体碳氮共渗,液体碳氮共渗,中温,低温,(3) 碳氮共渗,1)定义:,2)目的:,3)方法:,渗铝、渗铬、渗硼、渗硅,(4)渗金属,1)定义:,2)目的:,4)应用:,向钢的表面同时渗入金属原子的过程。,获得具有某些合金钢、特殊钢性能的零件。,形状复杂、要求变形小的小型耐磨件， 汽车转向蜗杆等。,3)方法:,举例：,某机床主轴，要求良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（50-58HRC），材料选用45钢，锻造毛坯，且钢材具有足够的