热处理-表面热处理和选用热处理

1、 有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心 部高韧性。部高韧性。 第四节第四节 钢的表面热处理钢的表面热处理 一、表面淬火一、表面淬火 表面淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的表表面淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的表 面迅速升至淬火温度，而心部仍保持面迅速升至淬火温度，而心部仍保持A AC1 C1以下温度，再迅 以下温度，再迅 速冷却，结果工件表面层被淬硬为马氏体组织，心部仍速冷却，结果工件表面层被淬硬为马氏体组织，心部仍 为原来的组织，保持了良好的韧性。再经过适当的低温为原来的组织，保持了良好的韧性。再经过适当的低温 回火，就能获得

2、要求的性能。回火，就能获得要求的性能。 根据加热方法不同，表面淬火方法可分为三种：根据加热方法不同，表面淬火方法可分为三种： 1 1火焰加热表面火焰加热表面淬火法淬火法 淬深为淬深为2 26mm6mm需凭经验难以把握。需凭经验难以把握。 2 2感应加热表面淬火法感应加热表面淬火法 利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热 ，而心部，而心部 则几乎未被加热。则几乎未被加热。 高频感应加热高频感应加热 电流频率为（电流频率为（f=200f=200300300）KHZKHZ 淬深为淬深为0.50.52mm 2mm 。主要用于淬硬层较浅的中、小。主要用于淬硬层较浅的中、

3、小 型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。 高频淬火齿轮的工艺路线为：高频淬火齿轮的工艺路线为： 锻造锻造正火或退火正火或退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工高频淬火高频淬火 低温回火低温回火磨削。磨削。 二、化学热处理二、化学热处理 化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温，使一化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温，使一 种或几种元素渗入工件表面，以改变表层成份和组织。种或几种元素渗入工件表面，以改变表层成份和组织。 原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后 被工件表面吸收，进而向工件内部扩散。被工

4、件表面吸收，进而向工件内部扩散。 常用的化学热处理方法有：常用的化学热处理方法有： 1 1渗碳渗碳 使碳原子渗入钢制工件表层的工艺使碳原子渗入钢制工件表层的工艺，称为渗碳。，称为渗碳。 目的：目的：使零件表面获得高硬度（使零件表面获得高硬度（HRC58HRC586464），心部获），心部获 得较高的强度和韧性。得较高的强度和韧性。 (1) (1) 气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作 渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。 如图所示如图所示。 (2) (2) 固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木

5、炭，其次是少量固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量 碳酸盐碳酸盐。如图所示如图所示。 (3) (3) 液体渗碳法：液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以应用于不广。因有有毒气体产生，所以应用于不广。 2 2渗氮渗氮 使氮原子向金属工件表层扩散的工艺使氮原子向金属工件表层扩散的工艺 特点：特点：获得比渗碳层更高的硬度及更好的耐磨、耐蚀和获得比渗碳层更高的硬度及更好的耐磨、耐蚀和 抗疲劳性能。抗疲劳性能。 只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。 一般氮化零件的工艺路线为：一般氮化零件的工艺路线为： 锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工除应力退火除应

6、力退火磨磨 削削氮化氮化精磨。精磨。 3 3碳氮共渗碳氮共渗 把碳和氮同时渗入零件表层的过程称为碳氮共渗。把碳和氮同时渗入零件表层的过程称为碳氮共渗。 4 4其它化学热处理方法其它化学热处理方法 (1)(1) 渗铝渗铝 目的：是使钢的表面具有高的抗氧化性能。目的：是使钢的表面具有高的抗氧化性能。 (2) 2) 渗铬渗铬 目的：是增加零件抗蚀性能，还可提高碳钢目的：是增加零件抗蚀性能，还可提高碳钢 的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。 气体渗碳气体渗碳返 回 固体渗碳固体渗碳 返 回 一、轴类零件的热处理 (1)一般轴类零件（要求较低） 如果硬度要求在220250HBW之间，一般只作调质处理即可；

7、如果硬度要求在2835HRC之间，可选用合金钢再正火或调 质。 (2)主轴零件 机床主轴一般采用中空结构，轴的长度较大，且对刚度要求 较高，如CA6140机床主轴选用40Cr作材料。 对安装滑动齿轮和花键处作必要的局部高频淬火，达到较高的 硬度，提高表面的耐磨性，而整个轴在加工前要先作调质处理。 任务二：选用热处理任务二：选用热处理 二.弹簧的热处理 （1）大型弹簧 在热态加工成型后随即进行淬火和回火。 （2）中型弹簧 在冷态加工成型后随即进行淬火和回火。 （3）小直径弹簧 选用低温回火处理。 三.齿轮类的热处理 如以布氏硬度要求的一般作调质处理， 如以洛氏硬度要求的应先淬火再低温回火处理。

8、例：1、负荷不大、断面较小的蜗杆 / 45钢 / 调质/ HB 2、滑动速度较高、负荷较轻的中小尺寸蜗杆 / 渗碳、淬火、低温回火 / HRC 1.什么是淬透性？什么是淬硬性？淬透性与 淬硬性有什么关系？ 答：淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力。淬硬层越厚，表明淬 透性越好。钢的淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。 淬硬性是指钢经淬火后所能得到的最高硬度值。钢的淬硬性主要与 钢的含碳量有关。淬透性好的钢，其淬硬性不一定好；淬硬性好的 ， 其淬透性也不一定好。 2.工件淬火后为什么要及时回火？回火的目 的是什么？ 答：工件淬火后虽然硬度高、耐磨性好，但获得的马氏体和残余奥氏 体组织不

9、稳定，韧性差，特别是淬火后工件内部存在很大内应力，因 此要及时回火。回火的目的是减少或消除内应力、稳定组织、调整性 能。 3.任何热处理都由加热、保温和冷却组成，如图2-1 所示，请问：热处理为什么要进行加热？热处 理中保温的目的是什么？热处理时常用的连续冷 却方式有哪四种？哪种冷却速度最快？哪种冷却 速度最慢？ 答：进行加热是为了获得强度、 硬度低、塑性、韧性好的奥氏体组织。 保温的目的是使奥氏体组织均匀化。使奥氏体组织均匀化。 常用的连续冷却方式有随炉冷却、 空气冷却、油中冷却和水中冷却。 水中冷却速度最快，随炉冷却速度最慢。 4.将同一棒料上切割下来的4块45钢试样，同时加热 到850，然后分别在水、油、炉和空气中冷却。 说明：各是何种热处理工艺？排列一下硬度大小。 答：（1）水冷：淬火 （2）油冷：淬火 （3）炉冷： 退火 （4）空冷：正火 硬度(1)(2)(4)(3) 5.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的。 1）ZG的铸造齿轮 2）锻造过热后的60钢锻坯 3）改善T12钢的加工性能的热处理工艺方式 答：（1）去应力退火；目的：消除铸造内应力 （2）完全退火；目的：细化晶粒，均匀组织，消除内 应力，降低硬度，改善切削加工性。 （3）球化退火；目的：使片状渗碳体转变为球状渗碳 体，降低硬度，均匀组织，改善切削性能 6.用T10钢制