第3章金属热处理及表面改性

第3章金属热处理及表面改性 改变钢性能的主要途径 一是合金化 加入合金元素 改变含碳量 调整钢的化学成分 二是通过冷 热加工来改变其结构和性能 三是热处理 第3章金属热处理及表面改性 热处理工艺曲线 加热速度 加热温度 保温时间 冷却速度 热处理工艺参数 时间 3 1钢的热处理原理钢的热处理 将钢在固态下 在一定的介质中施以不同的加热 保温和冷却来改变钢的组织 从而获得所需性能的一种工艺 保温的目的 使工件心部与表面温度相同并获得均匀一致的A组织 充分发挥材料的潜力 提高零件使用性能 延长使用寿命 改善材料的加工性能 热处理使钢性能发生变化的原因 同素异构转变 使钢在加热和冷却过程中 内部发生组织与结构变化 3 1钢的热处理原理 钢热处理的目的 钢热处理的分类 3 1钢的热处理原理 根据工艺类型 工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为 2 表面热处理 表面淬火 气相沉积 3 化学热处理 渗碳 氮化 碳氮共渗 退火 正火 淬火 回火 1 整体热处理 3 1 1钢在加热时的组织转变 由Fe Fe3C相图可知 Al A3 Acm是碳钢在极其缓慢地加热或冷却时的组织转变温度 是组织平衡临界点 根据铁碳平衡相图 共析钢加热到超过A1温度时 全部转变为奥氏体 而亚共析钢和过共析钢加热到A3和Acm以上获得单相奥氏体 通常把加热时的实际临界温度标以字母 c 如Ac1 Ac3 Accm 而把冷却时的实际临界温度标以字母 r 如Ar1 Ar3 Arcm等 3 1钢的热处理原理 3 1 1钢在加热时的组织转变 奥氏体化 钢加热时 发生P向A的转变 P向A转变必然进行晶格的改组和铁 碳原子的扩散 由形核和长大的过程来实现 分为形核 长大 残余Fe3C溶解和A均匀化四个阶段 3 1钢的热处理原理 奥氏体晶核形成 当钢加热到略高于Al线时 A晶核首先在F与Fe3C的界面处形成 其碳浓度适中 原子排列紊乱 位错 空位的密度较高 处于高能状态 在两相界面上 容易获得形成A的能量和碳浓度 3 1钢的热处理原理 奥氏体晶核长大 A晶核形成之后 相邻的F晶格将不断地改组成A晶格 相邻的Fe3C晶核不断地向晶核中溶解 因此 A晶核将向相邻F和Fe3C两个方向长大 与此同时 新的A晶核也会不断形成和长大 直至转变完成 3 1钢的热处理原理 残余Fe3C溶解 F向A的转变速度大于Fe3C的溶解速度 当F完全转变为A时 还有一部分Fe3C尚未溶解 其随加热时间的延长而逐步溶解 3 1钢的热处理原理 A均匀化 当Fe3C溶解完毕时 A的成分不均匀 只有通过足够长时间的保温 碳原子扩散才能使A的成分逐渐趋于均匀 得到成分均匀的单相A 3 1钢的热处理原理 二 奥氏体晶粒长大 一 长大机理及其粒度A随温度的升高或在较高温度下长时间保温 晶粒会自发地合并成较大的晶粒 对同一种钢而言 当A晶粒比较细小时 冷却后的组织也细小 其强度 塑性 韧性较高 3 1钢的热处理原理 二 奥氏体晶粒长大 根据A在加热过程中的长大速度分为本质粗晶粒钢 用硅 锰脱氧的钢本质细晶粒钢 用铝脱氧的钢通常结构钢的A晶粒度分为10级 1级最粗 10级最细 3 1钢的热处理原理 二 影响奥氏体晶粒度的因素 加热温度和保温时间加热温度愈高 晶粒长大速度愈快 保温时间延长 晶粒也会不断长大 3 1钢的热处理原理 加热速度加热速度愈快 A化的实际温度不高 A的形核率大于长大率 能获得细小的晶粒 二 影响奥氏体晶粒度的因素 钢的成分1 钢中含碳量增加 A晶粒长大的倾向增大 2 钢中加入合金元素 一般会阻碍A晶粒的长大 3 而锰 磷则有加速A晶粒长大的倾向 3 1钢的热处理原理 原始组织中粒状P比片状P A化的晶粒细小 3 1 2钢在冷却时的组织转变 热处理目的 提高和改善钢的性能 冷却过程是热处理的关键 决定钢在室温下的组织 第3章钢的热处理及表面改性 3 1 2钢在冷却时的组织转变 冷却方式和冷却速度对奥氏体的组织转变及其钢的最终性能有决定性作用 冷却方式 等温冷却连续冷却 1 等温转变 1 将经A化的共析钢急冷到A1以下各个不同的温度 然后测量其硬度 并在显微镜下观察其组织 2 找出各个等温温度下的转变开始时间和转变终了时间 并画在 温度一时间 的坐标系中 3 将所有的转变开始点和转变终了点分别连接起来 便形成A转变开始线和转变终了线 这种曲线叫A等温转变曲线 3 1 2钢在冷却时的组织转变 一 过冷奥氏体等温转变曲线分析 C曲线的左边一条线为转变开始线 右边一条线为转变终了线 其中转变开始时间称为孕育期 3 1 2钢在冷却时的组织转变 孕育期和转变速度随等温温度变化 在550 左右 孕育期最短 转变速度最快 相当于C曲线的 鼻尖 在 鼻尖 以上 随着等温温度降低 过冷度增加 相变驱动力增大 孕育期缩短 转变速度变快 在 鼻尖 温度以下至Ms之间 随等温温度降低 虽然过冷度增加使相变驱动力增大 但原子活动能力显著减小 孕育期增长 转变速度变慢 3 1 2钢在冷却时的组织转变 转变类型随等温温度而变化 由A1 550 之间为P转变 550 Ms为B转变 Ms Mf之间为M转变 M转变与冷却速度无关 C曲线为水平线 3 1 2钢在冷却时的组织转变 二 过冷奥氏体等温转变的组织和性能 高温转变 A1 550 P型转变首先在A晶界处形成片状Fe3C核心 Fe3C的长大使周围A贫碳 为F的形核创造条件 F晶核便在Fe3C两侧形成 同时F的长大又使周围A中碳浓度升高 为产生新的Fe3C片创造了条件 分为 P 2 S T 3 1 2钢在冷却时的组织转变 2 中温转变 550 Ms 贝氏体 B 型转变 当A过冷到550 Ms温度范围内某一温度保温时 首先沿A晶界形成含碳过饱和的F晶核并长大 随后在这种F中析出细小Fe3C 贝氏体 过饱和F和Fe3C组成的混合物 等温转变 B 半扩散性转变 Fe扩散 C短程扩散 第3章钢的热处理及表面改性 1 上贝氏体 B上 B上由许多互相平行密排的F片和分布在片间的断续小片状Fe3C组成 它是550 350 温度区间的转变产物 B上中F片较粗 且呈平行排列 碳化物粗大 塑性 韧性较差 3 1 2钢在冷却时的组织转变 2 下贝氏体 B下 B下由F针体内弥散分布着微小的粒状碳化物组成 组织特征为黑针状 是在350 Ms温度区间的转变产物 B下中F针较细 碳化物细小 分布均匀且位于F内 具有较高强度和硬度 良好的韧性和塑性 3 1 2钢在冷却时的组织转变 低温转变 Ms 室温 马氏体型转变 转变温度低 过冷度很大 铁原子和碳原子均已不能扩散 转变时 只进行 Fe向 Fe晶格改组 Fe中溶解的碳原子将全部被迫固溶于 Fe的晶格中 M 碳在 Fe中的过饱和固溶体组织 马氏体转变 无扩散性转变 切变 瞬时形核 瞬时长大 3 1 2钢在冷却时的组织转变 马氏体的两种形貌 高碳M Wc 1 0 一般呈针状 高硬度 高脆性 低碳M Wc 0 2 为一束束相互平行的细条状组织 具有一定的强度和较好的塑性 韧性 3 1 2钢在冷却时的组织转变 马氏体型转变主要特点 1 转变不完全 存在残余奥氏体 A 2 具有转变开始点Ms和转变终止点Mf 并随含碳量和合金元素的增加而降低 3 属非扩散型转变 形成速度快 产物间产生冲击 加之晶格畸变等 造成内应力大 易于变形开裂 3 1 2钢在冷却时的组织转变 3 1 2钢在冷却时的组织转变 影响因素 碳含量的影响随着含碳量增加 亚共析钢C曲线逐渐右移 而过共析钢的C曲线逐渐左移 即碳钢中含碳量越接近共析成分 过冷A越稳定 3 1 2钢在冷却时的组织转变 合金元素除钴外 所有的合金元素均能增大过冷A的稳定性 C曲线右移 有的合金元素还会使C曲线的形状发生变化 P与B转变均各自形成一个独立的C曲线 两者之间出现一个A相当稳定的区域 影响因素 3 1 2钢在冷却时的组织转变 加热温度和保温时间钢的加热转变温度越高 保温时间越长 A成分越均匀 晶粒越大 未溶碳化物质点就越少 使A的稳定性增加 C曲线右移 影响因素 3 1 2钢在冷却时的组织转变 二 过冷奥氏体的连续冷却转变 连续冷却转变曲线 描述过冷A连续冷却时的温度 时间 转变曲线 简称CCT曲线 3 1 2钢在冷却时的组织转变 二 过冷奥氏体的连续冷却转变 V1 退火 获得粗片状P组织 V2 正火 获得S组织 V3 油中淬火 先有一部分P转变为T 剩余A转变为M V4 水中淬火 只有过冷到Ms以下转变成M 得到M和残余A的组织 临界冷却速度VK 获得全部M组织的最小冷却速度 3 1 2钢在冷却时的组织转变 过冷奥氏体的转变产物和性能 珠光体 A F Fe3C0 77 C0 0218 C6 69 C 过冷奥氏体的转变产物和性能 马氏体 过冷奥氏体的转变产物和性能 上贝氏体 碳化物主要分布在铁素体板条间 过冷奥氏体的转变产物和性能 下贝氏体 碳化物主要分布在铁素体板条内 3 2 1退火与正火 一 退火将金属或合金加热到适当温度 保温一定时间 随炉缓慢冷却的热处理工艺 3 2钢的普通热处理工艺 1 退火的目的 1 降低钢的硬度 使其易于切削加工 2 提高钢的塑性和韧性 以易于切削和冷变形加工 3 消除钢中的组织缺陷 为热锻 热轧或热处理作好组织准备 4 消除前一工序中所产生的内应力 以防变形或开裂 3 2 1退火与正火 常用的退火方法 完全退火 等温退火 球化退火 均匀化退火 扩散退火 去应力退火和再结晶退火 3 2 1退火与正火 1050 1150 30 50 完全退火 将钢加热至Ac3以上30 50 保温一定时间 随炉缓慢冷却的退火工艺 适用于亚共折成分的中碳钢和中碳合金钢的铸 锻件及热轧型材 目的 细化晶粒 消除内应力 降低硬度和改善切削加工性能 组织 P F 3 2 1退火与正火 不完全退火 把共析或过共析钢加热到Ac1以上20 30 保温后 缓慢冷却的工艺 也叫球化退火 球状珠光体 3 2 1退火与正火 目的 降低钢的硬度 改善切削加工性 并减少随后淬火时的形变 开裂倾向 为淬火作组织准备 使P中的片状Fe3C和网状二次Fe3C球化 转变成球状Fe3C 扩散退火 把钢加热到1050 1150 长期保温 随炉缓冷的工艺 目的 消除钢锭和铸钢件中的枝晶偏析 使成分 组织均匀 提高零件性能 钢件经高温长时间加热 必然引起晶粒粗大 故应当进行正火以细化晶粒 提高塑性 3 2 1退火与正火 去应力退火 将工件加热到A1以下一定温度 一般为500 650 保温后缓慢冷却的工艺 目的 消除铸件 锻件 焊接件 冷冲压件以及机械加工件中的残余应力 特点 不发生A相变 3 2 1退火与正火 再结晶退火 将工件加热到再结晶温度以上150 250 钢件650 700 保温后缓冷的工艺 目的 使冷变形中产生的加工硬化的变形晶粒和纤维组织重新生核和长大 消除加工硬化现象 提高塑性 便于继续加工 3 2 1退火与正火 2 正火 将钢件加热至Ac3或Accm以上30 50 保温使之完全A化后在空气中冷却的热处理工艺 正火的冷却速度比退火稍快 过冷度稍大 组织较细 强度 硬度较高 一般为S组织 3 2 1退火与正火 2 正火 目的 对要求不高的结构件 正火可作为最终热处理 细化组织 提高力学性能 低碳钢正火可提高其硬度 改善切削加工性能 消除共析钢和过共析钢中的网状Fe3C 3 2 1退火与正火 三 正火与退火的选择 1 从切削加工性方面考虑低碳钢用正火提高硬度 而高碳钢用退火降低硬度 以便于切削加工 3 2 1退火与正火 2 从使用性能上考虑对零件性能要求不高 可用正火作为最终热处理 当零件形状复杂 厚薄不均时 采用退火 对中 低碳钢 正火比退火力学性能好 3 从经济上考虑正火操作简便 生产周期短 能耗少 故在可能条件下 应优先考虑正火处理 3 2 1退火与正火 退火和正火 完全退火 亚共析钢 Ac3以上完全奥氏体化 等温退火 同完全退火 但时间较短 不完全退火和球化退火 共析钢和过共析钢 Ac1以上不完全奥氏体化 扩散退火 Ac3以上完全奥氏体化 长时间 消除枝晶偏析 去应力退火 Ac1以下不奥氏体化 去除残余应力 正火 Ac3或Accm以上完全奥氏体化 较快冷却可细化晶粒 缓冷 如炉冷 较快冷却 如空冷 3 2 1退火与正火 等温退火与完全退火加热温度完全相同 只是冷却的方式有差别 等温退火是以较快的速度冷却到A1以下某一温度 保温一定时间使奥氏体转变为珠光体组织 然后空冷 对某些奥氏体比较稳定的合金钢 采用等温退火可大大缩短退火周期 3 2 2淬火与回火 1 淬火 将钢件加热到Ac3或Ac1以上30 50 保温后急冷 以获得M B的不稳定组织的热处理工艺 3 2 2淬火与回火 淬火加热温度的选择为使淬火后得到均匀细小的M 先要在加热时得到细小 均匀的A 否则 淬火组织的脆性增大 在淬火冷却时会引起变形和开裂 淬火加热温度的选择 对于亚共析钢 适宜的淬火温度一般为Ac3以上30 50 温度过高 获得的M组织粗大 并引起钢件较严重的变形 淬火温度太低 组织中将出现F 造成钢件的硬度不足 强度不高 3 2 2淬火与回火 淬火加热温度的选择 对于过共析钢 适宜的淬火温度一般为Ac1以上30 50 以获得均匀细小M和粒状Fe3C的混合组织 温度太高 大量Fe3C溶入A Fe3C呈粗片状 残余A量增多 降低钢的硬度和耐磨性 另方面会使A晶粒粗化 M针粗大 使钢的脆性增加 3 2 2淬火与回火 淬火加热温度的选择 对于合金钢 因为大多数合金元素阻碍A晶粒长大 Mn P除外 所以淬火温度允许比碳钢稍高一些 这可使合金元素充分溶解和均匀化 以便取得较好的淬火效果 3 2 2淬火与回火 淬火冷却 选择原则 既要保证工件获得M 又要减少变形和避免开裂 两慢一快措施 选择合适的淬火介质 改进淬火方法 3 2 2淬火与回火 淬火介质的冷却能力 3 2 2淬火与回火 淬火方法 时间 时间 温度 温度 时间 温度 时间 温度 表面 内部 表面 内部 表面 内部 表面 内部 正在转变 正在转变 正在转变 正在转变 贝氏体 马氏体 马氏体 马氏体 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火 盐浴 空冷 3 2 2淬火与回火 3 淬火剂 水 矿物油 盐水和碱水等 为了保证获得所需淬火组织 又要防止变形和开裂 必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决 通常的淬火方法包括单液淬火 双液淬火 分级淬火等 如图所示 4 淬火方法 钢的热处理 4 淬火方法 1 单液淬火 将加热后的零件投入一种冷却剂中冷却至室温 特点 操作简单 容易实现自动化 2 双液淬火 先水后油 或先油后空气 特点 可防止变形与开裂 3 分级淬火 先放入一定温度的盐浴或碱浴中 再空冷 特点 有效减小内应力 防止变形与开裂 但只适于小尺寸工件 4 等温淬火 将钢件奥氏体化 使之快冷到贝氏体转变温度区间 260 400 等温保持 使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺 钢的热处理 冷处理 把淬火冷却到室温的钢继续冷却到0 以下的处理工艺 适用于Mf温度 0 的高碳钢和合金钢 特点 使过冷A向M转变更加完全 减少残余A的数量 提高钢的硬度和耐磨性 并使尺寸稳定 3 2 2淬火与回火 3 钢的淬透性和淬硬性 淬透性的概念淬透性 指钢在淬火时获得M的能力 影响因素 影响C曲线或临界冷却速度的因素 淬透层深度 工件表面至半M层之间的区域为淬透层 其深度为淬透层深度 3 2 2淬火与回火 淬透性是钢本身固有的一种属性 与工件大小及冷却介质的类型无关 取决于Vk 淬透性钢在淬火时获得马氏体的能力 淬透性是钢本身固有的一种属性 与工件大小及冷却介质的类型无关 取决于Vk 淬硬性指钢钢在淬火后获得最高硬度的能力 取决于M中C C 淬硬性 淬透性好的钢 淬硬性不一定好 即淬火易得到马氏体组织 但硬度不一定高 反之亦然 如 低碳合金钢的淬透性好 但硬度不高 而碳素工具钢的淬透性较差 但淬硬性较高 即淬火后的硬度高 3 钢的淬透性和淬硬性 影响淬透层深度的因素 1 淬透性钢的淬透性越大 淬透层越深 3 2 2淬火与回火 3 冷却介质介质冷却能力大 淬透层较大 2 零件尺寸尺寸越大 热容量越大 冷却速度越慢 淬透层深度越小 不同材料的淬透性 到试样底端的距离 硬度 冷却速度 淬透性曲线 3 2 2淬火与回火 钢淬透性的应用 许多大截面和动载荷下工作的重要零件 以及承受拉力和压力的重要零件 常要求表面和心部力学性能一致 应当选用淬透性高的钢 某些零件的心部力学性能对零件的使用寿命无明显影响时 则可选用淬透性较低的钢 获得一定深度的淬硬层 有些工件则不能或不宜选用淬透性高的钢 3 2 2淬火与回火 淬火缺陷 硬度不足 温度过低 保温时间短 冷却速度小 过热与过烧 温度过高 保温时间过长 变形和开裂 内应力大 3 2 2淬火与回火 钢的淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上30 50 保温一段时间使钢奥氏体化后 以大于临界冷速冷却获得马氏体的热处理工艺 淬火 临界冷速 珠光体 贝氏体 马氏体 温度 3 2 2淬火与回火 2 回火 淬火钢重新加热至A1线以下某一温度 保温后冷却的热处理工艺 回火的目的 1 降低脆性 2 消除或减少内应力 3 获得工件所要求的力学性能 4 稳定工件尺寸 3 2 2淬火与回火 回火组织转变 回火的实质 是淬火M分解以及残余A分解 聚集 长大的过程 是由非平衡态组织趋向平衡态组织的转变 回火组织是粒状的 而不回火是片状的 2 回火 转变过程 1 M分解 20 200 得到低饱和M与碳化物的混合组织 回火M 2 残余A分解 200 300 得到回火M 3 F形成 300 400 得到极细的粒状Fe3C和F的机械混合物 回火T 4 Fe3C长大 400 以上 得到细小的粒状Fe3C和F的机械混合物 回火S 2 回火 回火时组织变化 碳化物的析出 残余奥氏体的分解 铁素体的回复和再结晶 0 04mm马氏体 0 08mm回火马氏体 2 回火 回火时机械性能变化 随回火温度增加 硬度下降 塑性增加 强度先增后降 韧性的变化 低温回火脆性和高温回火脆性 2 回火 回火工艺规范的确定 1 回火温度的确定根据所需硬度来确定回火温度如图 2 回火 2 回火保温原则 保证热透并使转变充分进行 回火的冷却 回火的冷却对性能影响不大 一般是空冷 重要零件为防止内应力可以缓冷 某些合金钢为避免脆性要求快冷 2 回火 回火脆性 1 低温回火脆性 第一类回火脆性 200 400 一般不在此温度范围回火 改用等温淬火 2 高温回火脆性 第二类回火脆性 450 650 可通过快冷或加入钼和钨等合金元素消除影响 2 回火 回火的种类和应用 低温回火 150 250 回火马氏体 高硬耐磨 刃具 轴承 冷作磨具等 中温回火 350 500 回火屈氏体 高的屈服极限 弹性极限和韧性 弹簧 热作磨具 高温回火 调质处理 500 650 回火索氏体 较好的综合机械性能 连杆 轴 齿轮等 2 回火 应用 生产中 把 淬火 高温回火 的复合热处理工艺称为调质处理 广泛用于中碳结构钢 低合金结构钢制作的汽车 拖拉机 机床等承受较大载荷的结构零件 如曲轴 连杆 螺栓 机床主轴及齿轮等重要零件的回火处理一般规律 随回火温度 强度 硬度 塑性韧性 2 回火 小结 1 各种热处理组织比较 奥氏体 缓冷 快冷 淬火 重新加热 较快冷 球化退火 马氏体 回火马氏体 重新加热 珠光体 贝氏体 通过仅对材料的表面进行热处理来改变 表面淬火 通过改变材料表面化学成分来改变 化学热处理 使零件表面硬 内部韧 目的 3 3钢的表面热处理 第3章钢的热处理及表面改性 3 3钢的表面热处理 3 3 1表面淬火使零件表面获得高硬度和高耐磨性 而心部仍保持良好的韧性和塑性的热处理方法 火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 3 3钢的表面热处理 火焰淬火 用乙炔 氧火焰直接喷射工件表面 快速使工件表面温度达到Ac3以上80 l00 时立即进行冷却 使工件表面淬硬的热处理工艺 淬硬层深度1 6mm 特点 方法简便 无需特殊设备 适用于单件或小批量生产 常用材料 中碳钢和中碳合金钢 3 3钢的表面热处理 感应加热淬火 采用电磁感应方法使零件表面迅速加热达到Ac3以上80 l50 并快速喷水 合金钢喷油 冷却的一种热处理工艺 3 3钢的表面热处理 感应加热特点 表面加热速度快 硬度稍高 脆性较小 疲劳强度较高 减少零件的氧化和脱碳 工件变形小 淬火层深度容易控制 容易实现机械化和自动化 3 3钢的表面热处理 快速灵活的感应加热表面淬火 3 3钢的表面热处理 3 3 2化学热处理 将钢置于一定介质中加热保温 使介质中的活性原子渗入工件表面 以改变工件表面的化学成分 组织和性能的热处理工艺 特点 钢件表面层组织和成分均发生改变 目的 强化工件表面 提高硬度 耐磨性和疲劳强度 改善工件表面的物理和化学性能 提高工件的抗蚀性和抗氧化性 3 3钢的表面热处理 化学热处理基本过程 介质分解 形成活性原子 吸收 形成固溶体和化合物 扩散 3 3 2化学热处理 渗碳 把低碳钢放入渗碳活性介质中 在900 950 加热 保温 使活性碳原子渗入工件表面的热处理工艺 目的 提高工件表面的硬度和耐磨性 而心部仍保持一定的强度和较高的塑性和韧性 3 3 2化学热处理 渗碳 1 固体渗碳 将零件置于四周填满固体渗碳剂的箱中 用盖子和耐火泥将箱密封后 送入炉中 加热至淬火温度 经保温后出炉 取出淬火和低温回火热处理 3 3 2化学热处理 渗碳 2 气体渗碳 将零件放入密封的加热炉中 通入气体渗碳剂 加热到900 950 保温 使钢件表面层进行渗碳 3 渗碳后的组织及热处理 其表面组织为过共析钢组织 含碳量达0 85 1 05 心部为亚共析钢组织 中间为过度组织 后热处理 低温回火 3 3 2化学热处理 渗碳后淬火方法 1 直接淬火工艺简单 生产率高 节约能源 成本低 脱碳倾向小 淬火后M较粗 残余A较多 表面耐磨性差 3 3 2化学热处理 2 一次淬火改变心部组织 消除表面网状Fe3C 加热温度为Ac3以上30 50 表面层晶粒细化 但心部组织得不到细化 性能稍差一些 渗碳后淬火方法 3 二次淬火细化表面组织 得到细针状M和均匀分布的粒状Fe3C 加热温度为Ac1以上30 50 用于表面要求高耐磨性 心部要求高韧性的零件 3 3 2化学热处理 特点 工艺复杂 生产率低 成本高 变形较大 渗氮 向钢件表层渗入氮原子的过程 目的 提高工件表面硬度 耐磨性 疲劳强度 耐蚀性以及热硬性 3 3 2化学热处理 1 气体渗氮向井式炉中通入氨气 利用氨气受热分解来提供活性氮原子 渗氮用钢通常是含有Al Cr Mo等 1 气体渗氮 强化机理 a 氮原子渗入 工件表面体积膨胀 形成残余压应力使疲劳强度大大提高 b 合金元素极易与氮元素形成颗粒细小 分布均匀 硬度很高而且非常稳定的氮化物 提高工件性能 3 3 2化学热处理 1 气体渗氮 特点 a 耐磨性和耐热性好 变形小 工件表层脆性大 在工作过程中易产生龟裂及剥落 b 氮化层薄 生产周期长 应用 在交变载荷下工作的要求耐磨 耐腐蚀和尺寸精度高的重要零件 3 3 2化学热处理 2 离子渗氮 在真空度为13 332 0 013332Pa的真空容器内 通入氮气或氮 氢混合气体 保持气压为133 32 1333 22Pa 以真空容器为阳极 工件为阴极 在两极之间加400 700V直流电压 使电离后的氮离子高速冲击工件 渗入工件表面并向内扩散形成氮化层 优点 时间短 脆性低 省电 省氮气 无公害 操作条件好 缺点 零件形状