热处理基础知识ppt课件

热处理基础知识 目录 一 热处理简介 什么是热处理 定义 对固态金属或合金采用适当方式加热 保温和冷却 以获得所需要的组织结构与性能的加工方法 金属热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热 保温 冷却三个过程 有时只有加热和冷却两个过程 这些过程互相衔接 不可间断 金属热处理工艺大体可分为整体热处理 表面热处理 局部热处理和化学热处理等 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 退火 将工件加热到适当温度 根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间 然后进行缓慢冷却 冷却速度最慢 目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态 获得良好的工艺性能和使用性能 或者为进一步淬火作组织准备 正火 将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却 正火的效果同退火相似 只是得到的组织更细 常用于改善材料的切削性能 也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理 淬火 将工件加热保温后 在水 油或其它无机盐 有机水溶液等淬冷介质中快速冷却 淬火后钢件变硬 但同时变脆 为了降低钢件的脆性 将淬火后的钢件在高于室温而低于710 的某一适当温度进行长时间的保温 再进行冷却 这种工艺称为回火 退火 正火 淬火 回火是整体热处理中的 四把火 其中的淬火与回火关系密切 常常配合使用 缺一不可 表面淬火目的 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下 利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法 表面淬火目的 使表面具有高的硬度 耐磨性和疲劳极限 心部在保持一定的强度 硬度的条件下 具有足够的塑性和韧性 即表硬里韧 适用于承受弯曲 扭转 摩擦和冲击的零件 表面淬火用材料 0 4 0 5 C的中碳钢 含碳量过低 则表面硬度 耐磨性下降 含碳量过高 心部韧性下降 铸铁提高其表面耐磨性 表面淬火后的回火 采用低温回火 温度不高于200 回火目的为降低内应力 保留淬火高硬度 耐磨性 表面淬火 低温回火后的组织表层组织为M回 心部组织为S回 调质 或F S 正火 二 感应淬火基本原理 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 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 高频 中频 低频 室温时感应电流流入工件表层的深度 mm 与电流频率f HZ 的关系为频率升高 电流透入深度降低 淬透层降低 常用的电流频率有 1 高频加热 100 500KHZ 常用200 300KHZ 为电子管式高频加热 淬硬层深为0 5 2 5mm 适于中小型零件 2 中频加热 电流频率为500 10000HZ 常用2500 8000HZ 电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器 淬硬层深度 10mm 适于较大直径的轴类 中大齿轮等 3 工频加热 电流频率为50HZ 采用机械式工频加热电源设备 淬硬层深可达10 20mm 适于大直径工件的表面淬火 感应加热的优点 1 热源在工件表层 加热速度快 热效率高2 工件因不是整体加热 变形小3 工件加热时间短 表面氧化脱碳量少4 工件表面硬度高 缺口敏感性小 冲击韧性 疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高 有利于发挥材料地潜力 节约材料消耗 提高零件使用寿命5 设备紧凑 使用方便 劳动条件好6 便于机械化和自动化7 不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等 三 感应器 导磁体 1施感导体 或称有效圈 由它产生磁场来加热零件2汇流条 又称汇流排 它将电源电流输向施感导体3连接板 又称连接结构 它将感应器的汇流条与淬火变压器夹紧4冷却汇流条和施感导磁体或喷射冷却零件的冷却装置 即供水装置 5大型的工频感应器还要加电绝缘材料层 在某些情况下 感应器还装有导磁体 磁屏蔽 喷水圈和定位装置以及防止感应器变形的加固装置 感应器的供水和汇流条 感应器通过较大的高中频电流所引起的发热量 必须用冷却水带走 感应圈的出水温度应低于60 如果采用小规格的铜管 则需要加大水压 以保证充分冷却 为减少汇流条的感抗和电阻 应尽量减小其长度和间距 汇流条的间距一般为1 3mm 为减少加热深孔时的能量损失和提高加热速度 最好采用同心式汇流条 中频感应器汇流条和连接板可做成一体 导磁体作用 磁体导的作用是减少磁力线的逸散和提高感应器的效率 导磁体是平面与内孔感应加热中不可缺少的附件 此外 它还进一步强化外表面的加热和局部加热 改善复杂形状工件加热区磁场分布 以获得均匀的温度分布 导磁体优点 能达到精确的加热局部能将更多的功率施加到所加热的局部提高生产效率减少工件变形和氧化具有明显的节能增效作用 导磁体可提升的效率 感应线圈上镶装了导磁体 其电效率 功率因数及电流发生了量的变化 导磁体究竟为感应器提高了多少电效率 这是一个复杂的问题 导磁体使线圈的磁力线增强了 铜管轮廓上电流的分布亦改变了 因此 铜管上的铜损相应地增大了 对内孔感应器 电效率提高最多 对于平面及内孔感应器 加上导磁体后粗略地估计可提升3 5倍 对于外圆加热感应器 也呆以加上导磁体 可提升约13 四 PAG淬火液好富顿AQUA QUENCH251 我们现场使用淬火液 好富顿AQUA QUENCH251聚合物水溶性淬火液聚烷撑乙二醇类高分子化合物 有逆溶性 加有防锈 防腐 润湿 杀菌等多种添加剂 不含油 无毒 无污染好富顿 深圳 有限公司深圳车公庙工业区第五小区518048TEL 0755 83307001 83446811FAX 0755 83306794好富顿 上海 高级工业介质有限公司上海松江工业区江田东路188号201613TEL 021 67742570FAX 021 67742579Http info 好富顿AQUA QUENCH251 特点 通过调整浓度 可以得到不同的冷却速度 适用范围宽 淬硬层深 淬火硬度均匀 无软点 淬火变形和开裂倾向小 淬火工件光亮且有短期防锈作用 可不清洗直接回火 注 现场发现不清洗回火后易产生污迹斑点 淬火后要求清洗后防锈 对黑色金属及有色金属均无腐蚀 不易老化变质 使用寿命长 带出量少 使用成本低 性价比高 无油烟 不燃烧 无火灾危险 改善劳动环境 五 中频感应淬火工艺淬硬层 硬化层 深度 零件表面的硬化层深度需根据零件的服役条件来确定 为了防止感应加热淬火时产生硬化层过浅或过深的缺陷现象 应从合理选择频率 单位功率 加热时间及改进感应器设计 调整间隙等四个方面去改进 感应加热淬火硬化层过浅或过深 原因如下 1 频率选择不合理 频率过高 加热深度越浅 硬化层过浅 反之硬化层过深 2 加热单位功率选择不合适 单位功率过高 加热速度快 表面热量向里传递时间少 也会引起加热深度浅 造成硬化层浅 反之硬化层过深 3 感应器与工件间隙过小 根据感应加热的 集肤效应 原理 感应器与工件间隙越小 涡流越集中于表面 加热层越浅 因此感应器与工件间隙过小 可能造成硬化层过浅 反之硬化层过深 4 加热时间过短 热量传递时间不足 加热深度下降 可能引起硬化层过浅 反之硬化层过深 硬化层不均匀 感应加热淬火还可能产生硬化层不均匀的缺陷 产生的原因如下 1 同时加热淬火时 工件位置偏心 2 感应器喷水孔不均匀 3 淬火机床不同心 因此要解决感应加热淬火硬化层不均匀现象应从 调整定位装置 防止工件偏心 改善感应器喷水孔分布 使其均匀分布 调整淬火机床上 下顶针 使其对中等三个方面改进 频率过高的对策 在实际生产中 多数情况是设备频率显得过高 此时 可以采用下列方法以保证在表面不过热条件下获得较深的加热层 其方法如下 1 降低比功率 延长加热时间2 增加工件和感应器间的间隙 延长加热时间3 同时加热时采用断续加热法 增加热传导时间4 进行预热 在炉中预热到600 700 后再移到感应器中进行最后加热 亦可有感应器中预热 轴类工件连续淬火预热时 感应器自上而下移动 尔后再自下而上移动进行加热淬火 还有就是用双电源 双感应器的方法 前的面预热 后面的最终加热淬火 5 连续加热时采用双匝或多匝感应器 冷却 为避免产生淬火裂纹 必须严格控制冷却时间 使工件即能获得足够的表面硬度 又不冷透 并能利用工件内部残存的热量进行210 240 自回火 同时加热淬火时 当工件加热到温度后 应在空气中停留一暂短的时间 以适当地降低表面温度 然后进行喷冷或浸淬 连续淬火时 可通过调整感应器与工件的相对移动速度 间隙 喷水孔与工件轴向的夹角改变工件的预冷时间 单独设置喷水圈时 改变它与感应器的距离 就可达到预期的预冷时间