表面工程期末大作业.doc

材料表面工程课程期末作业题 目： 表面热处理 文献综述 学生姓名： 院 （系）： 材料科学与工程学院 专业班级： 学 号： 任课教师： 完成日期： 2013年11月23日 目 录1 前言.1 1.1 xxxx1 1.1.1 xxxx2 1.1.2 xxxx31.2 xxxx.32 xxxx.4 10 结论.8参考文献.8 前 言金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。建国以来特别是20世纪80年代以来，我国的热处理技术有了很大的发展，现有热处理生产企业、从业人数、设备数量和能力都有大大增长。目前来说，我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。目前在我国工业生产上大量应用的还是常规热处理工艺，今后仍将占有重要的地位和相当大的比重，但正在日益改进和不断完善。要以少无氧化加热、节能、无污染和微电子技术在热处理中的应用为重点，大力发展先进的热处理成套技术，利用现代高新技术对常规热处理进行技术改造，实现热处理设备的更新换代，全面提高热处理的工艺水平、装备水平、管理水平和产品水平，这对于改变我国热处理技术的落后面貌，赶上工业发达国家的先进水平，将起到积极的促进作用中国热处理工艺技术应用还不十分广泛，对热处理工艺的重视程度还需要提高，特别从事热处理工艺的人才的培养需要加大，现今热处理专业比较冷淡，这些都需要做出大大的改善。另一方面，热处理环境给人感觉脏乱差，热处理工艺控制不够严格，这些都阻碍了热处理工艺的发展，同时阻碍了中国机械制造工艺的发展。本篇主要介绍目前我国在表面热处理技术上应用，大致分类、该技术的基本原理、工艺过程、主要特点等，对比了国外发展现状、做出一些思考。1表面热处理1.1表面热处理概念表面热处理就是通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。 些在工作时经受摩擦、表面容易磨损的零件，其表面应有抗磨损能力。有些工件在反复弯曲的作用下工作，易产生疲劳断裂，需要有抗疲劳能力，而抗疲劳能力又与零件的表面强度和内应力状态有关。表面强度高，又存在压缩内应力时，抗疲劳能力就强。机床、矿山机械等的齿轮经表面淬火后耐磨性明显提高。汽车后半轴经高频感应加热淬火后的抗疲劳能力远高于整体调质者。1.2表面热处理的分类最常用的表面热处理工艺有感应加热热处理和火焰淬火，此外还有接触电阻加热淬火、电解加热淬火、激光热处理和电子束热处理等。 很多机器零件，如曲轴、齿轮、凸轮、机床导轨等，是在冲击载荷和强烈的摩擦条件下工作的，要求表面层坚硬耐磨，不易产生疲劳破坏，而心部则要求有足够的塑性和韧性。显然，采用整体热处理是难以达到上述要求的，这时可通过对工作表面采取强化热处理，即表面热处理的方法解决。常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。2表面淬火钢的表面淬火一般分为火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火等。表面淬火使工件表层得到高硬度的淬火马氏体，而心部仍然保持原有的韧性。2.1火焰加热表面淬火火焰淬火始于19世纪初期。起初是依靠操作者的经验保证处理质量。随着技术的发展，人们设计和制造出用以淬硬曲轴、齿轮等零件曲面的专用淬火机床，从而扩大了火焰淬火的应用范围。后来，又出现配备有透焰测温装置、能自动控制温度的淬火机床，使火焰淬火有了新的发展。火焰淬火是一种用乙炔一氧火焰(最高温度达3100)或煤气一氧火焰(最高温度达2000)将工件表面快速加热，随后喷液（水或有机冷却液）冷却的一种表面淬火方法。一般常用乙炔-氧火焰表面淬火。2.1.1火焰加热的特点优点：(1)设备简单、投资少、成本低。 (2)适用于单例：或小批生产，也适用于大型工件的局部淬火要求，如大齿轮、轧辊、大型壳体(马达壳体)、导轨等。 (3)不易产生表面氧化与脱碳。 (4)不受现场环境与工件大小的限制，适用性广，操作简便。缺点：(1)不易稳定地控制质量。 (2)大部分是手工操作和凭肉眼观察来掌握温度。表面容易烧化、过热与淬裂，很难达到均匀的淬火层与高的表面硬度。 (3) 实现机械化流水生产较为困难。 （4）火焰加热的均匀性很难保证，因此很容易在对中高碳和合金钢的表淬时发生开裂。2.1.2火焰加热的原理和过程用气体燃料燃烧时产生的火焰将工件表层加热到淬火温度，随后快速冷却的表面热处理方法。火焰淬火可获得高硬度的表层和有利的内应力分布，提高工件的耐磨性和疲劳强度。火焰淬火设备比较简单，淬硬层较深，可调范围广（一般在28毫米之间），适于单件小批生产或现场淬火。对于运输拆卸不便的重大零件和不适于采用其他表面淬火的零件，如大型齿轮、大型工作平面，一些凸轮、曲轴、机床导轨和链轮等，火焰淬火具有广泛的适应性和机动性。 根据零件被淬火表面与喷嘴相对运动情况，火焰淬火的基本操作方法可分为固定加热、直线移动加热、旋转加热和旋转移动加热 4种（见图）。常用的燃料有乙炔、甲烷、丙烷和城市煤气等。火焰淬火一般用于中碳钢，工件在淬火前应经调质或正火处理，以改善其心部性能。淬火介质常用水，水温以1518为宜，以免淬裂。形状复杂或含碳量高于0.6的碳钢零件和合金钢零件可用 3040温水、聚乙烯醇水溶液和油等，也可用喷雾冷却。火焰淬火后常在炉中进行180200低温回火。淬火表面在磨削之后应进行第二次回火，以减少内应力。2.2感应加热表面淬火感应加热热处理 induction heat treatment 用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。20世纪30年代初，美国、苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。随着工业的发展,感应加热热处理技术不断改进,应用范围也不断扩大。将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。分类根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频 5类。超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫，加热层极薄，仅约0.15毫米，可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200300千赫,加热层深度为0.52毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为2030千赫，用超音频感应电流对小模数齿轮加热，加热层大致沿齿廓分布，粹火后使用性能较好。中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.510千赫,加热层深度为28毫米，多用于大模数齿轮、直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。工频感应加热热处理所用的电流频率为5060赫，加热层深度为1015毫米，可用于大型工件的表面淬火。2.2.1感应加热的特点主要优点是：不必整体加热，工件变形小，电能消耗小。无公害。加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。表面淬硬层可根据需要进行调整，易于控制。加热设备可以安装在机械加工生产线上，易于实现机械化和自动化，便于管理，且可减少运输，节约人力，提高生产效率。淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。表面淬火后工件表层有较大压缩内应力，工件抗疲劳破断能力较高。感应加热热处理也有一些缺点。与火焰淬火相比，感应加热设备较复杂，而且适应性较差，对某些形状复杂的工件难以保证质量。应用范围2.2.2感应加热的应用广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。为适应某些工件的特殊需要，已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。淬冷介质常用水或高分子聚合物水溶液。设备感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。高频电流电源设备有电子管高频发生器和可控硅变频器两种。中频电流电源设备是发电机组。一般电源设备只能输出一种频率的电流,有些设备可以改变电流频率,也可以直接用50赫的工频电流进行感应加热。电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最好还是对整个加热表面一次加热。这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工艺简化，还可节约电能。 感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。此外还应附有提供淬火介质的装置。淬火机床可分为标准机床和专用机床，前者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复杂工件。进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器等。此外还有接触电阻加热淬火、电解加热淬火、激光热处理和电子束热处理等。2.3接触电阻加热淬火通过电极将小于 5伏的电压加到工件上,在电极与工件接触处流过很大的电流,并产生大量的电阻热,使工件表面加热到淬火温度,然后把电极移去,热量即传入工件内部而表面迅速冷却,即达到淬火目的。当处理长工件时,电极不断向前移动,留在后面的部分不断淬硬。这一方法的优点是设备简单，操作方便，易于自动化,工件畸变极小,不需要回火，能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力，但淬硬层较薄（0.150.35毫米）。显微组织和硬度均匀性较差。这种方法多用于铸铁做的机床导轨的表面淬火，应用范围不广。2.4电解加热淬火将工件置于酸、碱或盐类水溶液的电解液中，工件接阴极，电解槽接阳极。接通直流电后电解液被电解，在阳极上放出氧，在工件上放出氢。氢围绕工件形成气膜，成为一电阻体而产生热量，将工件表面迅速加热到淬火温度，然后断电,气膜立即消失,电解液即成为淬冷介质，使工件表面迅速冷却而淬硬。常用的电解液为含 518碳酸钠的水溶液。电解加热方法简单，处理时间短，加热时间仅需510秒,生产率高，淬冷畸变小，适于小零件的大批量生产，已用于发动机排气阀杆端部的表面淬火。2.5激光热处理激光在热处理中的应用研究始于70年代初，随后即由试验室研究阶段进入生产应用阶段。当经过聚焦的高能量密度 (106瓦厘米2)的激光照射金属表面时，金属表面在百分之几秒甚至千分之几秒内升高到淬火温度。由于照射点升温特别快，热量来不及传到周围的金属，因此在停止激光照射时，照射点周围的金属便起淬冷介质的作用而大量吸热，使照射点迅速冷却，得到极细的组织，具有很高的力学性能。如加热温度高至使金属表面熔化，则冷却后可以获得一层光滑的表面，这种操作称为上光。激光加热也可用于局部合金化处理，即对工件易磨损或需要耐热的部位先镀一层耐磨或耐热金属，或者涂覆一层含耐磨或耐热金属的涂料，然后用激光照射使其迅速熔化，形成耐磨或耐热合金层。在需要耐热的部位先镀上一层铬，然后用激光使之迅速熔化，形成硬的抗回火的含铬耐热表层，可以大大提高工件的使用寿命和耐热性。2.6电子束热处理70年代开始研究和应用。早期用于薄钢带、钢丝的连续退火,能量密度最高可达108瓦厘米2。电子束表面淬火除应在真空中进行外,其他特点与激光相同。当电子束轰击金属表面时，轰击点被迅速加热。电子束穿透材料的深度取决于加速电压和材料密度。例如,150千瓦的电子束在铁表面上的理论穿透深度大约为0.076毫米；在铝表面上则可达 0.16毫米。电子束在很短时间内轰击表面，表面温度迅速升高，而基体仍保持冷态。当电子束停止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热表面自行淬火。为了有效地进行自冷淬火，整个工件的体积和淬火表层的体积之间至少要保持51的比例。表面温度和淬透深度还与轰击时间有关。电子束热处理加热速度快，奥氏体化的时间仅零点几秒甚至更短，因而工件表面晶粒很细，硬度比一般热处理高，并具有良好的力学性能。3化学热处理化学热处理是将工件放在一定的介质中加热和保温，使介质中的某些元素渗入工件表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。通过化学热处理可提高工件表面的硬度和耐磨性，也可提高工件表面的耐蚀性、耐热性等。常用的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗硼、铝、铬、硅等按渗入元素的性质，化学热处理可分为渗非金属和金属两大类。前者包括渗硼和多种非金属元素共渗，如碳氮共渗、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳（硫氰）共渗等；后者主要有渗铝、渗铬、渗锌。钛、铌、钽、钒、钨等也是常用的表面合金化元素。二元、多元渗金属工艺也日益繁多，如铝铬共渗、钽铬共渗等均已用于生产。此外，金属与非金属元素的二元或多元共渗工艺也不断涌现，例如铝硅共渗、硼铬共渗等。 钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度，如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共渗等，这些工艺又可称为低温化学热处理。后者是在临界温度以上扩散，如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等，这些工艺均属高温化学热处理范围。3.1渗碳 使碳原子渗入（通常是含碳0.10.25的钢）制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后，工件表面含碳量一般应高于并低温回火后可达HRC5862的高硬度，在提高耐磨性的同时，心部能保持相当高的韧性，可承受冲击载荷，疲劳强度较高。但缺点是处理温度高，工件畸变大。渗碳工艺广泛应用于飞机、汽车、机床等的重要零件，凸轮轴等。渗碳是应用最广、发展得最全面的化学热处理工艺。用微处理机可实现渗碳全过程的自动化，能控制表面含碳量和碳在渗层中的分布。3.2渗氮使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理工艺。钢铁渗氮后，形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物形成元素时，可获得比渗碳层更高的硬度，更高的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。传统的气体渗氮工艺周期长、生产率低、耗资大，且对钢材质量要求严格。能克服气体渗氮周期长的弱点的辉光离子渗氮，已得到较广的应用。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件，例如镗床主轴、镗杆，磨床主轴，气缸套等。碳氮共渗和氮碳共渗金属工件表层同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。前者以渗碳为主；后者则以渗氮为主。3.2.1碳氮共渗这种工艺是针对渗碳温度高、淬冷畸变大的缺点，在渗碳和渗氮的基础上发展起来的。早期的碳氮共渗在熔融氰盐中进行，因氰盐有剧毒，后渐被气体法取代。氮的渗入使碳氮共渗层的马氏体临界冷却速度降低，可在较缓和的中淬硬。此外，共渗温度比渗碳低。与渗碳相比，共渗件淬冷的畸变小，耐磨和耐蚀性高。在渗层厚度大体相当时，共渗件的抗疲劳性能优于渗碳，但共渗层往往较薄，重载工件一般仍采用渗碳。70年代以来，碳氮共渗工艺发展迅速，不仅可用在若干种汽车、拖拉机零件上，也比较广泛地用于多种齿轮和轴类的表面强化。3.2.2氮碳共渗这种工艺是针对渗氮周期长而发展起来的,俗称软氮化或低温碳氮共渗。与气体渗氮相比,氮碳共渗层同样有较高的硬度，良好的耐磨、抗疲劳性能，一定的耐蚀、抗咬死性能。它的主要特点是渗速较快，生产周期短，表面脆性小且对工件材质的要求不严。不足之处是工件渗层较薄，不宜在高载荷下工作。3.3渗硼使硼原子渗入工件表层的化学热处理工艺。硼在钢中的溶解度很小，主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。45钢渗硼层的硬度高达HV14002000，渗硼件的耐磨性高于渗氮和渗碳层，而且有较高的热稳定性和耐蚀性。渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。这种工艺主要用于中碳钢、中碳合金结构钢零件，也用于钛等有色金属和合金的表面强化。 渗硼方法有熔盐法（非电解和电解）、粉末法、膏剂法和气体法。熔盐法：渗硼的介质以硼砂为主，加有适量的还原剂（如碳化硅、铝粉）和活化剂，还可以添加少量氧化铬,以降低渗层脆性。渗硼温度一般为920950,保温时间为35小时。在硼砂为基的熔盐中插入石墨或不锈钢电极作为阳极，以工件为阴极，通以直流电可实现电解渗硼。电解法渗硼的速率较高，渗硼温度可降低到800以下,但坩埚寿命短。粉末法：常用的渗硼剂由碳化硼、硼铁等供硼剂、氟硼酸钾等活化剂，另加填充剂组成。工件埋在其中加热到800950进行渗硼。这种方法应用较广。膏剂法：将碳化硼、冰晶石和氟化钙等破碎为粉末，调以粘结剂涂敷在工件表面，再装箱或置于还原性气氛中加热。这种方法适用于单件、小批量工件渗硼。气体法：以具有腐蚀性的三氯化硼或剧毒的乙硼烷为渗剂,渗剂昂贵,故尚未用于生产。在气体渗硼基础上发展的离子渗硼，从实验成果看可降低处理温度和渗剂消耗量，但尚未用于生产。 渗硼工艺已在承受磨损的受到磨粒磨损的石油钻机的钻头、煤水泵零件、拖拉机履带板、在腐蚀介质或较高温度条件下工作的阀杆、阀座等上获得应用。但渗硼工艺还存在处理温度较高、畸变大、熔盐渗硼件清洗较困难和渗层较脆等缺点。3.4渗硫通过硫与金属工件表面反应而形成薄膜（通常认为中温渗硫时硫原子才可能渗入表层）的化学热处理工艺。700以下时,硫几乎完全不溶于铁中，因此钢和铸铁的渗硫层主要由极薄的鳞片状多孔的硫化铁构成。其硬度较低，但减摩作用良好，能防止摩擦副表面接触时因摩擦热和塑性变形而引起的擦伤和咬死。 应用较广的低温电解渗硫，在硫氰酸盐组成的熔盐中进行，有时添加少量铁氰化钾和亚铁氰化钾，以改善盐浴的工艺性能。渗硫工艺条件通常为180190，持续1020分钟。 非电解型的低温熔盐渗硫，可在加有少量铁或碘的熔融硫浴中实现。气体渗硫既可在 200左右的低温下，也可在500600的中温下进行。渗剂是少量硫化氢和大量的载气。这种方法在生产中尚应用不多。3.5硫氮共渗和硫氮碳共渗将硫、氮或硫、氮、碳同时渗入金属工件表层的化学热处理工艺。采用渗硫工艺时,渗层减摩性好,但在载荷较高时渗层会很快破坏。采用渗氮或氮碳共渗工艺时，渗层有较好的耐磨、抗疲劳性能，但减摩性欠佳。硫氮或硫氮碳共渗工艺可使工件表层兼具耐磨和减摩等性能。 硫氮共渗：分为熔盐法和气相法。熔盐法是在由20NaCl、30BaCl2、50CaCl2组成的载体盐中,添加硫化铁粉并导入氨气，在此介质中进行硫氮共渗。气体法是同时向反应罐中通入大量氨气(或吸热型气氛与氨)和少量硫化氢（或二氧化硫）来实现的。熔盐硫氮碳（硫氰）共渗:早年采用剧毒的高氰盐浴,70年代中期提出的无污染硫氰共渗工艺，受到人们重视。气体硫氮碳共渗可用多种渗剂，通常是同时向炉中滴注含硫的有机溶剂和通氨。预先经过渗氮或渗碳、淬火后再渗硫，能使工件既耐磨减摩又有较高疲劳强度。3.6渗金属将一种或数种金属元素渗入金属工件表层的化学热处理工艺。金属元素可同时或先后以不同方法渗入。在渗层中，它们大多以金属间化合物的形式存在，能分别提高工件表层的耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能。通用的渗金属工艺有渗铝渗铬、渗锌等。4国外表面热处理现状化学热处理的发展趋势是：扩大低温化学热处理的应用。离子渗氮、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳共渗等铁素体化学热处理将获得迅速发展。某些高温化学热处理工艺（如渗硼）也有向低温发展的趋势。提高渗层质量和加速化学热处理过程。如采用多元共渗化学催渗和物理场强化；研制适应常用化学热处理工艺的专用钢(如快速渗氮钢)。发展无污染化学热处理工艺和复合渗工艺。如低氰熔盐氮碳共渗后，再在低温浴中氧化掉氰盐;扩大无污染硫氮碳共渗工艺的应用;研究和应用各种氧氮或氧硫氮复合处理，以及氮化后高频淬火等工艺。用计算机控制多种化学热处理过程，建立相应的数学模型，研制各种介质中适用的传感器和外接仪表、设备。4.1推广应用高压气冷淬火国外的热处理厂家非常重视热处理过程中的冷却。根据产品的技术和工艺要求，可进行慢速却、油淬冷却、一次性气淬冷却等。快速气氛循环冷却采用向冷却室喷射高压气体，由计算机控制流速和流量的变化，以达到在特定时间内冷却速度，从而实现热处理过程中所要求的冷却曲线，确保零件的热处理质量。以前采用气淬方式冷却的淬火气体有氮气、氦气等，现在用空气强烈喷射，碳与高压气淬相结合是当今一种先进的渗碳淬火工艺，它具有渗碳速度快、碳化物组织优良、淬火开裂和变形小、节约能源和渗碳剂原料、渗碳零件表面质量好、并有利于环保等特点4.2热处理设备采用油冷 风机冷却、热交换器冷却、淬火油槽冷却等所有需冷却的装置，全部采用油封式自冷，全面取代水冷循环系统，整个热处理炉不用任何冷却水。例如，热风循环风机冷却：将原水冷套进出水管改用油管引出，接近风机处放一个直径为102mm的小油箱，油冷却系统全封闭，当风机轴承有热量增加时，被加热的油比重小，自然向上浮起，引起油自然循环。在小油箱存油量和自然散热的情况下，热油被冷却后又加入循环，达到在不耗油又不需要动力的条件下完全取代水冷。淬火油槽板式换热器中的水换成冷却油，冷却油受到热油的热交换而被升温，油比重的变化引起冷却油的自身循环，在炉顶的油箱外加上散热片，配合风扇的作用，达到全油冷的效果，节约大量的冷却水。4.3渗氮炉上采用氢探头德国的Ipsen公司已应用氢探头和相应的技术测控渗氮炉内的氮势，以对渗氮的炉气氛进行调节和控制，实现渗氮炉的现代化。（4）燃气辐射管目前，欧洲的热处理设备已大部分采用燃气辐射管，使用天然气加热。燃气加热技术和装备在欧洲已十分成熟，天然气烧嘴已有标准系列，由专业烧嘴厂制造供应，并将燃气辐射管的内管由不锈钢换成陶瓷，延长使用寿命并提高功率。天然气加热提高能源利用率，降低生产成本。5热处理工艺未来发展 为促进我国热处理技术的发展，我们应全面了解热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”主要趋势如下。5.1新的加热源在新的加热源中，以高能率热源最为引人注目。高能率热处理在减小工件变形、获得特殊组织性能和表面状态方面具有很大的优越性，可以提高工件表面的耐磨性、耐蚀性，延长其使用寿命。高能率热处理近年来发展很快，是金属材料表面改性技术最活跃的领域之一，其中激光热处理和离子注入表面改性技术在国外已进入生产阶段。我国一汽、二汽、西安内燃机配件厂等单位，都已建立了汽车发动机缸套的激光表面淬火生产线，但由于高能率热处理的设备费用昂贵等原因，目前我国尚未大量应用，但其发展前景广阔，今后将会成为很有前途的热处理工艺。5.2新的加热方式在热处理时实现少无氧化加热，是减少金属氧化损耗、保证工件表面质量的必备条件，而采用真空和可控气氛则是实现少无氧化加热的主要途径。在表面加热方面，感应加热具有加热速度快、工件表面氧化脱碳少、变形小、节能、公害小、生产率高、易实现机械化和自动化等优点，是一种经济节能的表面加热手段，主要用于工件的表面加热淬火。高能率加热具有加热速度快、表面质量好、变形小、能耗低、无污改进原有的淬火介质，采用新型淬火介质淬火介质是实施淬火工艺过程的重要保证，对热处理后工件的质量影响很大。正确选择和合理使用淬火介质，可以减小工件变形，防止开裂，保证达到所要求的组织和性能。5.3 改进老的淬火方法采用新的淬火方法为了使工件实现理想的冷却，获得最佳的淬火效果，除根据工件所用的材料、技术要求、服役条件等，来合理选用淬火介质外，还需不断改进现有的淬火方法，并采用新的淬火方法。如采用高压气冷淬火法、强烈淬火法、流态床冷却淬火法、水空气混合剂冷却法、沸腾水淬火法、热油淬火法、深冷处理法等，均能改善淬火介质的冷却性能，使工件冷却均匀，获得很好的淬硬效果，有效地减少工件的变形和开裂。5.4新材料与热处理工艺新材料与热处理工艺的紧密结合低碳马氏体是低碳低合金钢经强烈淬火急冷后得到的一种显微组织结构，具有