钢的热处理ppt课件.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200 300KHz0 5 0 2mm中小模数齿轮 中小尺寸轴类中频感应加热淬火2500 800Hz2 10mm大中模数齿轮 较大尺寸轴类工频感应加热淬火50Hz10 15mm大直径轧辊 火车车轮 适用材料 中碳钢 中碳合金钢4540Cr40MnB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80 150 得到细隐晶马氏体 硬度高2HRC 3HRC 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 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 12 淬硬层深度表5 23 预先热处理要求 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2 6mm 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 受磨损和较大冲击载荷的零件 齿轮 活塞销 套筒 渗碳方法气体渗碳介质 煤油 苯 甲醇反应 2COCO2 C H2 COH2O C CnH2nnH2 n C 气体渗碳炉 固体渗碳介质 木炭 碳酸盐 BaCO3Na2CO3 反应 BaCO3BaO CO2CO2 C2CO2COCO2 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 08 0 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 即在零件不应渗碳的部位 预先留出比渗碳层稍厚的加工余量 渗碳后再用机械方法把这部分切除 这种方法比较可靠 但材料和工时的损失较大 形状复杂的零件 要切除余量也较困难 而且不能进行直接淬火 涂料法 用1 3铅丹和2 3氯化铜加上占两种材料总量10 15 的松脂混合 溶于有机溶剂 酒精 汽油 中成糊状 用毛笔涂于不需渗碳部位 厚度约0 7 1 0mm 干燥后再涂一层 镀铜法 在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为0 02 0 04mm的铜层 可以比较可靠的防止碳的渗入 渗碳工艺温度 900 950 时间 决定于渗层厚度要求 124页表 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 低碳钢渗碳缓冷后的显微组织 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830 850 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30 50 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30 50 改善心部组织 消除表面网状二次渗碳体 第二次 Ac1以上30 50 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 58HRC 64HRC 耐磨性好 心部韧性好 硬度较低 未淬硬 137HB 183HB淬硬 30HRC 45HRC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 2NH33H2 2 N 与渗碳相比特点 温度低 500 600 时间长 20h 50h 0 3mm 0 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 1000HV 1100HV 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 气轮机阀门等要求耐磨性 精度 耐热 耐蚀件 离子氮化 在低真空度的容器内 保持氮气的压强为 1 10 133 32Pa 在400 700V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 3 1 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 1 2h渗层 0 2mm 0 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