机械制造基础钢的热处理剖析学习教案

1、会计学1机械制造基础机械制造基础(jch)钢的热处理剖析钢的热处理剖析第一页，共111页。第1页/共110页第二页，共111页。1.热处理的定义热处理的定义(dngy):时间温度临界温度临界温度 热热加加保温保温冷冷 却却第2页/共110页第三页，共111页。2.热处理的主要目的热处理的主要目的(md):改变钢的性能。改变钢的性能。3.热处理的应用范围热处理的应用范围(fnwi):整个制造业。整个制造业。4.热处理的分类热处理的分类(fn li)热处理热处理普普 通通热处理热处理表表 面面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 学学 热处理热处理感应加感应加

2、热淬火热淬火火焰加火焰加热淬火热淬火渗碳渗碳; 渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;第3页/共110页第四页，共111页。第4页/共110页第五页，共111页。第5页/共110页第六页，共111页。奥氏体的形成奥氏体的形成(xngchng)FFe3C未溶未溶Fe3CA残余残余Fe3CAAAA 形核形核A 长大长大(chn d)残余残余(cny)Fe3C溶解溶解A 均匀化均匀化第6页/共110页第七页，共111页。一一)奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度: 1.起始晶粒度起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。体的晶粒大小。 2.实际晶粒度实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏热处理后所获得

3、的奥氏 体晶粒的大小。体晶粒的大小。 3.本质晶粒度本质晶粒度:度量钢本身晶粒在度量钢本身晶粒在930 以下以下,随温度升高随温度升高(shn o),晶粒长晶粒长 大的程度。大的程度。第7页/共110页第八页，共111页。第8页/共110页第九页，共111页。1.奥氏体晶粒均匀奥氏体晶粒均匀(jnyn)细小细小,热处理后钢的力热处理后钢的力 学性能提高。学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形工件产生较大的变形(bin xng)甚至开裂。甚至开裂。第9页/共110页第十页，共111页。第10页/共110页第十一页，共111页。第11页

4、/共110页第十二页，共111页。 热热加加保温保温时间温度临界温度临界温度连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却第12页/共110页第十三页，共111页。一一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却建立共析钢过冷奥氏体等温冷却(lngqu)转转 变曲线变曲线 - TTT曲线曲线 ( C 曲线曲线 )T - timeT - temperatureT - transformation第13页/共110页第十四页，共111页。时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1第14页/共110页第十五页，共111页。二二) 共析碳钢共析碳钢 TTT

5、 曲线曲线(qxin)的分析的分析稳定稳定(wndng)的奥氏体区的奥氏体区过冷奥氏体区过冷奥氏体区A向产向产物转变物转变(zhunbin)开始线开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A +产产 物物 区区产物区产物区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变; P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区; 半扩散型转变半扩散型转变; 贝氏体贝氏体( B ) 转变区转变区;230 - 50; 低温转低温转变区变区; 非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体 ( M ) 转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-10010020050060070

6、0温度()0400A1MsMf第15页/共110页第十六页，共111页。1.珠光体型珠光体型 ( P ) 转变转变(zhunbin) ( A1550 ) :A1650 : P ; 525HRC; 片间距片间距(jin j)为为0.60.7m ( 500 )。650600 : 细片状细片状P-索氏体索氏体(S); 片间距为片间距为0.20.4m (1000); 2536HRC。600550:极细片状极细片状P-屈氏体屈氏体(T); 片间距为片间距为0.2m ( 电镜电镜 ); 3540HRC。第16页/共110页第十七页，共111页。光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌第17页/共110页第

7、十八页，共111页。光镜形貌电镜形貌第18页/共110页第十九页，共111页。电镜形貌光镜形貌第19页/共110页第二十页，共111页。2.贝氏体型贝氏体型 ( B ) 转变转变(zhunbin) ( 550230 ) :550350: B上上; 4045HRC;B上上 =过饱和碳过饱和碳 -Fe条状条状 + Fe3C细条状细条状过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状第20页/共110页第二十一页，共111页。第21页/共110页第二十二页，共111页。2.贝氏体型贝氏体型 ( B ) 转变转变(zhunbin) ( 550230 ) :350230: B下下; 50

8、60HRC;B下下 =过饱和碳过饱和碳 -Fe针叶状针叶状 + Fe2.4C细片状细片状过饱和碳过饱和碳 -Fe针叶状针叶状Fe2.4C细片状细片状针叶状针叶状第22页/共110页第二十三页，共111页。第23页/共110页第二十四页，共111页。3.马氏体型马氏体型 ( M ) 转变转变(zhunbin) ( 230 -50 ) :1)定义定义(dngy):马氏体是一种碳在马氏体是一种碳在 Fe中的中的 过饱和固溶体。过饱和固溶体。2)转变特点转变特点:在一个温度范围内在一个温度范围内连续冷却完成连续冷却完成;转变速度极快转变速度极快,即即瞬间形核与长大瞬间形核与长大;无扩散转变无扩散转变(

9、 Fe、C原子均不扩散原子均不扩散 ), M与原与原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸变。造成晶格畸变。转变不完全性转变不完全性, QM = f ( T )第24页/共110页第二十五页，共111页。奥氏体含碳量对马氏体转变温度奥氏体含碳量对马氏体转变温度(wnd)的影响的影响6007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21.4 1.6 1.8 2.00温度 Wc 100MsMf第25页/共110页第二十六页，共111页。90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1

10、.6 1.7Wc 100残余奥氏体量 ( % )奥氏体含碳量对残余奥氏体数量奥氏体含碳量对残余奥氏体数量(shling)的影响的影响第26页/共110页第二十七页，共111页。3)马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构: 由于碳的过饱和作由于碳的过饱和作 用用,使使 Fe晶格由体心立方晶格由体心立方(lfng)变成体变成体心心 正方晶格。正方晶格。第27页/共110页第二十八页，共111页。4)马氏体的组织马氏体的组织(zzh)形态形态:板条状板条状 - 低碳马氏体低碳马氏体(0.2%C ); 3050HRC ; = 917%。第28页/共110页第二十九页，共111页。第29页/共110页第三十页

11、，共111页。4)马氏体的组织马氏体的组织(zzh)形态形态:针、片状针、片状 - 高碳马氏体高碳马氏体(1%C); 66HRC左右左右 ; 1%。第30页/共110页第三十一页，共111页。第31页/共110页第三十二页，共111页。马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉强度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 2005)马氏体的性能马氏体的性能(xngnng): 主要取决于马氏体中的碳浓度。主要取决于马氏体中的碳浓度。第32页/共110页第三十三页，

12、共111页。 FAP + FS + FTBM + A残残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf第33页/共110页第三十四页，共111页。P + Fe3CS + Fe3CTBM + A残残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf第34页/共110页第三十五页，共111页。1.奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响(yngxing):过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度A1第35页/共110

13、页第三十六页，共111页。2.奥氏体中含合金元素奥氏体中含合金元素(yun s)的影响的影响: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金元所有合金元 素溶入奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起会引起:向右移向右移向下移向下移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢第36页/共110页第三十七页，共111页。3.加热温度和保温时间的影响加热温度和保温时间的影响: 加热温度越高加热温度越高, 保温时间越长保温时间越长, 碳化物溶解充分碳化物溶解充分(chngfn), 奥氏体成分均匀奥氏体成分均匀, 提高了过冷奥氏体的稳定性提高了过冷奥氏体的稳定性, 从而从而 使使 TTT曲线向右移。曲线向右移。第37

14、页/共110页第三十八页，共111页。一一) 建立共析钢过冷奥氏体连续建立共析钢过冷奥氏体连续(linx)冷却转冷却转 变曲线变曲线 - CCT 曲线曲线 C - continuousC - coolingT - transformation第38页/共110页第三十九页，共111页。Vk时间( lg )温度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉冷炉冷空冷空冷第39页/共110页第四十页，共111页。二二) 共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线曲线(qxin)与与CCT曲线曲线(qxin)的比较的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-1001

15、00200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线第40页/共110页第四十一页，共111页。稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf三三) 在连续在连续(linx)冷却过程中冷却过程中 TTT 曲线的应用曲线的应用V1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :炉冷炉冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A残残V4 138/s :水冷水冷 ; M+A残残第41页/共110页第四十二页，共111页。毛坯生产毛坯生产

16、 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备预备(ybi)热处理热处理 : 退火退火 ; 正火正火最终最终(zu zhn)热处理热处理 : 淬火淬火 ; 回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:第42页/共110页第四十三页，共111页。一一)定义定义: 把零件加温到临界温度以上把零件加温到临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后(rnhu) 随炉冷却。随炉冷却。 二二)目的目的: 消除消除(xioch)应力应力;降低硬度降低硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准

17、备。 第43页/共110页第四十四页，共111页。三三) 种类种类(zhngli)退火退火(tu hu)重结晶重结晶退退 火火低温低温(dwn)退火退火完全退火完全退火扩散退火扩散退火球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火去应力退火去应力退火普通退火普通退火等温退火等温退火普通球化普通球化 退退 火火等温球化等温球化 退退 火火第44页/共110页第四十五页，共111页。四四) 工艺工艺(gngy)参数参数:第45页/共110页第四十六页，共111页。四四) 工艺工艺(gngy)参数参数:第46页/共110页第四十七页，共111页。五五)热处理后的组织和用途热处理后的组织和用途 :1完全退火：组

18、织：完全退火：组织：P+F目的：目的：细化，均匀化粗大、不均匀组织细化，均匀化粗大、不均匀组织接近平衡组织接近平衡组织调整硬度调整硬度切削切削性性消除内应力消除内应力应用应用(yngyng)范围：亚共析钢，共范围：亚共析钢，共析钢，不适用于过共析钢析钢，不适用于过共析钢 第47页/共110页第四十八页，共111页。第48页/共110页第四十九页，共111页。第49页/共110页第五十页，共111页。一一)定义定义: 把零件加温到临界温度把零件加温到临界温度(ln ji wn d)以上以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 在空气中冷却。在空气中冷却。 二二)目的目的: 消除应力消除

19、应力(yngl);调整硬度调整硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。 第50页/共110页第五十一页，共111页。三三) 工艺工艺(gngy)参数参数:第51页/共110页第五十二页，共111页。四四) 工艺工艺(gngy)参数参数:第52页/共110页第五十三页，共111页。四四) )热处理后的组织热处理后的组织(zzh):S + Fe3C(zzh):S + Fe3C (Wc=0.6 (Wc=0.61.4%)1.4%) S+F (Wc S+F (Wc0.6%)0.6%)五五) 应用范围应用范围: 1.预备热处理预备热处理:调整调整(

20、tiozhng)低、中碳钢的硬低、中碳钢的硬 度度;消除过共析钢中的消除过共析钢中的Fe3C。 2.最终热处理最终热处理:用于力学性能要求不用于力学性能要求不 高的普通零件。高的普通零件。第53页/共110页第五十四页，共111页。一一)定义定义: 把零件加温到临界温度以上把零件加温到临界温度以上 30 50,保温保温(bown)一段时间一段时间,然然 后快速冷却后快速冷却 ( 水冷水冷 )。 二二)目的目的(md): 为了获得马氏体组织为了获得马氏体组织,提高钢提高钢 的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。 第54页/共110页第五十五页，共111页。三三) 工艺工艺(gngy)参数参数:第55页

21、/共110页第五十六页，共111页。三三)工艺工艺(gngy)参数参数:第56页/共110页第五十七页，共111页。四四)热处理后的组织热处理后的组织(zzh) :第57页/共110页第五十八页，共111页。五五)淬火淬火(cu hu)加热时间加热时间 ( ) 的选择的选择: = K D工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(尺寸最小部位尺寸最小部位)装炉量有关系数装炉量有关系数一般一般 K = 11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关第58页/共110页第五十九页，共111页。六六) 淬火冷却淬火冷却(lngqu)介质介质1.理想淬火理想淬火(cu hu)冷却介质冷却介

22、质时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf第59页/共110页第六十页，共111页。2.常用常用(chn yn)的淬火冷却介质的淬火冷却介质第60页/共110页第六十一页，共111页。七七) 常用的淬火常用的淬火(cu hu)方法方法单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1第61页/共110页第六十二页，共111页。八八) 钢的淬透性钢的淬透性 ( Hardenability of steel )1.定义定义:是指钢在淬火是指钢在淬火(cu hu)时所能得到的淬时所能得到的淬

23、硬层硬层 (马氏体组织占马氏体组织占50%处处) 的的 深度。深度。2.影响钢的淬透性的因素影响钢的淬透性的因素:主要是临界主要是临界 淬火冷却速度淬火冷却速度(sd)VK 的大小的大小, VK 越越 大大,钢的淬透性越小。钢的淬透性越小。第62页/共110页第六十三页，共111页。工件淬硬层与冷却工件淬硬层与冷却(lngqu)速度的关系速度的关系第63页/共110页第六十四页，共111页。钢的淬硬性钢的淬硬性(yngxng) ( Hardening of steel )（1）定义）定义:是指钢在淬火后所能是指钢在淬火后所能达到达到(d do)的最高硬度。的最高硬度。（2）影响钢的淬硬性）影响

24、钢的淬硬性(yngxng)的因素的因素:主要取决于主要取决于 马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。第64页/共110页第六十五页，共111页。3.淬硬性淬硬性(yngxng)与淬透性之间的关系与淬透性之间的关系:第65页/共110页第六十六页，共111页。4.淬透性的大小淬透性的大小(dxio)对钢的热处理后的力学性对钢的热处理后的力学性能的影响能的影响未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢第66页/共110页第六十七页，共111页。第67页/共110页第六十八页，共111页。6. 6. 淬透性的应用淬透性的应用(yngyng)(yngyng)：受力情况：动载荷、拉力和压力的重要工件受力情况：动载荷、拉力和

25、压力的重要工件 只承受弯、扭负荷的轴、齿轮只承受弯、扭负荷的轴、齿轮弹弹 簧：要求大的屈强比簧：要求大的屈强比(s/b)阶阶 梯梯 轴：可初车后淬火轴：可初车后淬火焊焊 接接 件：不宜选择淬透性高的钢材件：不宜选择淬透性高的钢材淬透性好的钢采用冷却速度缓慢的冷却介质淬透性好的钢采用冷却速度缓慢的冷却介质，淬透性低的大尺寸，淬透性低的大尺寸(ch cun)工件，淬火前工件，淬火前采用切削加工，去掉不必要的部分。采用切削加工，去掉不必要的部分。第68页/共110页第六十九页，共111页。一一)定义定义: 把淬火后的零件重新加温到把淬火后的零件重新加温到 A1线以下某个温度线以下某个温度,保温一段保

26、温一段 时间时间,然后然后(rnhu)冷却到窒温。冷却到窒温。二二)目的目的: 消除淬火应力消除淬火应力,降低脆性降低脆性;稳定稳定 工件尺寸工件尺寸;调整调整(tiozhng)淬火零件的力淬火零件的力 学性能。学性能。 第69页/共110页第七十页，共111页。第70页/共110页第七十一页，共111页。四四) 工艺工艺(gngy)参数参数淬火淬火 + 高温高温(gown)回火回火 = 调质处理调质处理淬火淬火 + 高温回火高温回火 = 调质调质(dio zh)处理处理第71页/共110页第七十二页，共111页。第72页/共110页第七十三页，共111页。第73页/共110页第七十四页，共1

27、11页。第74页/共110页第七十五页，共111页。第75页/共110页第七十六页，共111页。第76页/共110页第七十七页，共111页。防止(fngzh)措施第77页/共110页第七十八页，共111页。工艺的核心工艺的核心(hxn):使零件具有使零件具有“表硬里韧表硬里韧” 的力学性能。的力学性能。第78页/共110页第七十九页，共111页。一一) 定义定义:是一种是一种(y zhn)不改变钢表层化学成不改变钢表层化学成 分分,但改变表层组织的局部热但改变表层组织的局部热 处理工艺。处理工艺。二二) 工艺特征工艺特征:通过快速加热使钢的表通过快速加热使钢的表 层奥氏体化层奥氏体化,然后急冷

28、然后急冷,使表层使表层(biocng) 形成马氏体组织形成马氏体组织,而心部仍保而心部仍保 持不变。持不变。 第79页/共110页第八十页，共111页。三三)表面淬火用钢表面淬火用钢: 选用选用(xunyng)中碳或中碳低合金中碳或中碳低合金钢。钢。40、45、40Cr、40MnB等。等。四四)表面淬火加工表面淬火加工(ji gng)的方法的方法: 感应加热感应加热( 高、中、工频高、中、工频 )、火、火 焰加热、电接触加热法等。焰加热、电接触加热法等。第80页/共110页第八十一页，共111页。1)感应加热的基本原理感应加热的基本原理:感应电流感应电流 - 涡流涡流 集肤效应集肤效应淬火淬火

29、(cu hu)层深度层深度()与电流频率与电流频率( f )的关系的关系: = 500 / f （mm） 集肤效应集肤效应(xioyng)第81页/共110页第八十二页，共111页。第82页/共110页第八十三页，共111页。2)工艺要求工艺要求: * 表面淬火前表面淬火前,必须对零件进行正火必须对零件进行正火 或调质处理或调质处理,以保证零件有良好的以保证零件有良好的 基体基体(j t)。 * 表面淬火后表面淬火后,必须对零件进行低温必须对零件进行低温 回火处理回火处理,以降低淬火应力和脆性。以降低淬火应力和脆性。3)生产特点生产特点: 淬火件的质量好淬火件的质量好; 工件变工件变 形小形小

30、;不易氧化及脱碳不易氧化及脱碳;淬火层容易淬火层容易 控制控制;生产率高。设备投资大生产率高。设备投资大,不适不适 于复杂形状于复杂形状(xngzhun)零件和小批量零件和小批量生产。生产。第83页/共110页第八十四页，共111页。1)火焰加热表面淬火的基本火焰加热表面淬火的基本(jbn)方法方法*设备简单设备简单, 操作方便操作方便, 成本低。成本低。*淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生产。适于单件、小批量及大型零件的生产。第84页/共110页第八十五页，共111页。一一)定义定义:将零件置于一定的化学介质将零件置于一定的化学介质 中中 , 通过加热、保温通过

31、加热、保温,使介质使介质 中一种或几种元素原子渗入中一种或几种元素原子渗入 工件表层工件表层(biocng),以改变钢表层以改变钢表层(biocng)的化的化 学成分和组织的热处理工艺。学成分和组织的热处理工艺。 第85页/共110页第八十六页，共111页。二二) 化学化学(huxu)热处理的基本过程热处理的基本过程:2.吸收吸收: 活性原子被零件活性原子被零件(ln jin)表面吸收和溶表面吸收和溶 解。形成固溶体和化合物。解。形成固溶体和化合物。3.扩散扩散: 活性原子由零件表面活性原子由零件表面(biomin)向内部扩向内部扩 散散, 形成一定的扩散层。形成一定的扩散层。1.分解分解:

32、化学介质在高温下释放出待渗化学介质在高温下释放出待渗 的的活性原子活性原子。 2CO CO2 +C第86页/共110页第八十七页，共111页。三三) 化学化学(huxu)热处理进行的条件热处理进行的条件:1. 渗入元素渗入元素(yun s)的原子必须是活性原子的原子必须是活性原子, 而而 且具有较大的扩散能力。且具有较大的扩散能力。2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定即对渗入原子有一定(ydng)的溶解度或能的溶解度或能 与之化合与之化合, 形成化合物。形成化合物。四四) 化学热处理的种类化学热处理的种类: 渗碳渗碳; 渗氮渗氮; 碳氮碳氮

33、共渗共渗; 渗硼渗硼; 渗铝渗铝; 渗硫渗硫; 渗硅渗硅; 渗铬等。渗铬等。第87页/共110页第八十八页，共111页。1)定义定义(dngy): 向钢的表面渗入碳原子的过程。向钢的表面渗入碳原子的过程。2)目的目的: 获得获得(hud)具有表硬里韧性能的零件。具有表硬里韧性能的零件。3)用钢用钢:低碳钢低碳钢和和低碳合金钢。低碳合金钢。4)方法方法: 固体、气体、固体、气体、液体渗碳。液体渗碳。第88页/共110页第八十九页，共111页。零件零件渗碳剂渗碳剂试棒试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱第89页/共110页第九十页，共111页。第90页/共110页第九十一页，共111页。9 钢的化学(hu

34、xu)热处理入奥氏体中，并向内部扩散而形成一定深度的入奥氏体中，并向内部扩散而形成一定深度的渗碳层。渗碳层。第91页/共110页第九十二页，共111页。6)渗碳渗碳(shn tn)后的组织后的组织: 1%CP+Fe3C0.2%C F + P少少表面表面中心中心零零 件件PP+F第92页/共110页第九十三页，共111页。第93页/共110页第九十四页，共111页。直接淬火法直接淬火法 预冷至预冷至850880后直接淬入油中或水后直接淬入油中或水中，中，180200进行低温回火。进行低温回火。预冷目的预冷目的 ：减少淬火变形及开裂：减少淬火变形及开裂(ki li)，使表层析，使表层析出碳化物，降

35、低奥氏体的含碳量，从而降低淬火后的出碳化物，降低奥氏体的含碳量，从而降低淬火后的残余奥氏体量，提高表层硬度。残余奥氏体量，提高表层硬度。特特 点：点： 操作简单、成本低，生产率高，但在高操作简单、成本低，生产率高，但在高温下长期保温，奥氏体晶粒易长大，影响淬火后工件温下长期保温，奥氏体晶粒易长大，影响淬火后工件的性能，故只适用于渗碳件的心部和表层都不过热的的性能，故只适用于渗碳件的心部和表层都不过热的情况下；此外预冷过程中，二次渗碳体沿奥氏体晶界情况下；此外预冷过程中，二次渗碳体沿奥氏体晶界呈网状析出，对工件淬火后的性能不利。呈网状析出，对工件淬火后的性能不利。用途：大批量生产的汽车、拖拉机齿

36、轮常用此法。用途：大批量生产的汽车、拖拉机齿轮常用此法。 第94页/共110页第九十五页，共111页。一次淬火法一次淬火法 ： 工件经渗碳工件经渗碳(shn tn)空冷后，再重新加热至空冷后，再重新加热至淬火温度（如淬火温度（如830860）进行淬火，然后在）进行淬火，然后在180200回火。这种方法在工件重新加热时奥氏体回火。这种方法在工件重新加热时奥氏体晶粒得到细化，使钢的性能得到提高。晶粒得到细化，使钢的性能得到提高。用途用途 适用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮适用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。等。第95页/共110页第九十六页，共111页。二次淬火法二次淬火法 渗碳空冷后，

37、先加热到渗碳空冷后，先加热到Ac3Ac3以上以上( (一般为一般为850850900)900)油淬，使心部组织细化，消除表层网状油淬，使心部组织细化，消除表层网状渗碳体；然后再加热到渗碳体；然后再加热到Ac1Ac1以上以上( (一般为一般为750750800)800)油淬，最后在油淬，最后在180180200200进行回火。二次淬火法使工进行回火。二次淬火法使工件表层和心部组织被细化，从而获得较好的力学性能件表层和心部组织被细化，从而获得较好的力学性能。但工艺复杂，成本高；工件经反复加热冷却后易产。但工艺复杂，成本高；工件经反复加热冷却后易产生变形生变形(bin xng)(bin xng)和开

38、裂。所以只适用于少数对性和开裂。所以只适用于少数对性能要求特别高的工件。能要求特别高的工件。 第96页/共110页第九十七页，共111页。 锻造锻造正火（目的）正火（目的）机械加工【可否与渗碳机械加工【可否与渗碳(shn tn)(shn tn)工艺倒置】工艺倒置】渗碳渗碳(shn tn)(shn tn)（组织）（组织）淬火淬火+ +低温回火低温回火精加工精加工第97页/共110页第九十八页，共111页。淬火淬火+低温回火低温回火(hu hu)： 针状回火针状回火(hu hu)马氏体马氏体+碳化物碳化物+少量残余奥少量残余奥氏体氏体 硬度为硬度为5864HRC，而心部则随钢的淬透性而，而心部则随

39、钢的淬透性而定。定。 对于低碳钢如对于低碳钢如15、20钢，其心部组织为铁素体钢，其心部组织为铁素体+珠光体，硬度相当于珠光体，硬度相当于1015HRC； 对于低碳合金钢如对于低碳合金钢如20CrMnTi，心部组织为回火，心部组织为回火(hu hu)低碳马氏体低碳马氏体+铁素体，硬度为铁素体，硬度为3545HRC。第98页/共110页第九十九页，共111页。1)定义定义:向钢的表面渗入氮原子向钢的表面渗入氮原子(yunz)的过程。的过程。2)目的目的:获得获得(hud)具有表硬里韧及抗蚀性能具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。的零件。3)用钢用钢:中碳合金钢。中碳合金钢。4)方法方法(fngf):

40、气体渗氮。气体渗氮。第99页/共110页第一百页，共111页。5)工艺工艺:加热温度加热温度500600; 保温保温(bown)时间时间0.30.5mm/2050h。6)热处理特点热处理特点: 渗氮前需调质渗氮前需调质(dio zh)处理处理; 渗氮后不需热处理。渗氮后不需热处理。7)渗氮处理后的组织渗氮处理后的组织(zzh) 表层表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部心部 : S回。回。8)常用的钢种常用的钢种 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢氮化王牌钢 ) 等。等。第100页/共110页第一百零一页，共111页

41、。渗氮一般在渗氮一般在Ac1Ac1温度以下温度以下(yxi)(yxi)使活使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。工艺。目的提高工件表面硬度、耐磨性、疲目的提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性质、耐蚀性及热硬性。劳性质、耐蚀性及热硬性。分类气体渗氮和离子渗氮。分类气体渗氮和离子渗氮。第101页/共110页第一百零二页，共111页。气体渗氮气体渗氮 在气体介质中进行渗氮的工艺称在气体介质中进行渗氮的工艺称为气体渗氮。为气体渗氮。工艺过程工艺过程 在渗氮炉内通入氨气，在在渗氮炉内通入氨气，在380380以上以上(yshng)(yshng)氨分解出活性氮原子氨分解出活性氮原子:2NH33H2+2N:2NH33H2+2N活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，在保温过程中向里扩散，形成渗氮层。在保温过程中向里扩散，形成渗氮层。第102页/共110页第一百零三页，共111页。工艺特点：工艺特点：温度低：温