钢的表面淬火

1、引言引言: : 为了兼顾零件表面和心部两为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求种不同性能要求, ,生产中广泛采用生产中广泛采用表面热处理的方法表面热处理的方法, ,即表面淬火和即表面淬火和化学热处理化学热处理. . 一、一、 感应加热表面淬火感应加热表面淬火 ： 用一定频率的感应电流使工件用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并表面被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。立即喷水冷却的操作方法。 适用于含适用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%的中碳的中碳钢和中碳合金钢，如钢和中碳合金钢，如4040，40Cr40Cr。 感应加热表面淬火的原理图6.39 感应加热表

2、面淬火原理示意图 与普通加热淬火相比，感应加热表面淬火有以下特点： 加热速度快 淬火质量好 淬硬层深度易于控制，淬火操作也易实现机械化和自动化，但设备较昂贵，主要用于大批量生产。 感应加热淬火工件的常用工艺路线为：锻造退火或正火粗加工调质或正火精加工感应加热淬火低温回火磨削。 (2)火焰加热表面淬火 火焰加热表面淬火就是利用氧-乙炔(或其他可燃气)火焰对零件表面进行加热，随之淬火冷却的工艺。 适用于含C 0.35%-0.7%的中碳钢和中碳合金钢，如45，40Cr。 二、火焰加热表面淬火图6.40 火焰加热表面淬火示意图 方法：是用激光束扫描工件表面，使工件表面迅速加热到钢的临界点以上，而当激光

3、束离开工件表面时，由于基体金属的大量吸热，使表面急速冷却，而无需冷却介质。 淬硬层深度：0.30.5mm 应用：形状复杂的工件，如工件的拐角、沟槽、盲孔底部或深孔的侧壁进行处理。引言 1、概念：将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的三个基本过程：分解 吸收 扩散 2、分类：渗碳、渗氮、 碳氮共渗 概念概念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。 目的目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面：通过渗碳及随后的

4、淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的强度和良好的韧性配合的强度和良好的韧性配合。 渗碳方法渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。 渗碳用钢渗碳用钢：含碳量为：含碳量为0.1%0.1%0.25%0.25%的低碳钢和低碳合的低碳钢和低碳合 金钢。金钢。 1）常用渗碳方法 气体渗碳：在井式炉中滴入煤油、或甲醇、丙酮等有机液体，这些物质在高温下分解形成渗碳气氛。图4.29 滴注式气体渗碳示意图 固体渗碳 2）渗

5、碳零件的表面含碳量和渗碳层深度 3）渗碳零件的热处理和性能图4.30 固体渗碳法 概念概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。子渗入工件表面的热处理工艺。 目的：目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。性和耐蚀性等。 渗氮方法渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是气体渗氮。气体渗氮。 渗氮用钢：渗氮用钢：优质碳素结构钢，如优质碳素结构钢，如2020，4040等；一般合金结构等；一般合金结构钢，如钢，如40

6、Cr40Cr等；渗等；渗氮氮专用钢，如专用钢，如38CrMoAlA38CrMoAlA。 1）气体渗氮 气体渗氮件用钢、热处理及其性能 气体渗氮的特点 2）离子氮化和软氮化 6.11 热处理零件结构的工艺性 常见的热处理缺陷 (1)过热与过烧 (2)氧化与脱碳 (3)变形与开裂 一、热处理对零件结构设计的技术要求图7.27 热处理结构工艺性示意图 (1)避免尖角与棱角 (2)避免厚薄悬殊的截面 (3)采用对称，封闭结构 (4)采用组合结构 二、零件热处理技术条件的标准 热处理工艺代号标注方法如下：表6.3 热处理工艺分类代号表 设计图上应注明的热处理要求热处理技术条件标注 三、热处理工序位置的确

7、定 (1)预先热处理 (2)最终热处理 7.8.5 热处理工艺在机械制造中的应用举例 （1）压板 （2）连杆螺栓 （3）蜗杆 （4）锥度塞规图7.29 热处理工艺应用举例 本章小结 提高机械工程材料使用性能，改善其工艺性能，最根本的途径是对材料实施强韧化处理。本章概括性地论述了机械工程材料强韧化途径及表面改性技术。钢铁材料最基本的强韧化途径热处理是本课程学习的一个重点内容。利用铁碳相图和钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线(过冷奥氏体等温冷却转变曲线)，可以分析判断钢在不同冷却条件下得到的转变产物的组织特征与性能特点，其中马氏体相变是钢中最重要的固态相变，马氏体这种坚硬的相对钢 的强化有着重要意义。

8、并以此为依据，可确定在实际生产中实施的普通热处理(退火、正火、淬火、回火，俗称“四火”)以及表面热处理、化学热处理等各种热处理工艺的目的、特点和适用范围。 钢的淬透性是一重要的热处理工艺性能，是生产中制订热处理工艺和选材的依据。表面处理技术是材料进行表面强化、表面保护、表面改性的非常有用的、廉价的、重要的手段。 通过本章的学习，并熟练掌握本章的知识，将为下一章的学习奠定一个坚实的基础，同时也是实际生产中用于指导生产必不可少的理论基础。 7.1 合金元素在钢中的作用合金钢中常用的合金元素有：锰（Mn)、硅（Si)、铬（Cr)、钼（Mo)、钨（W）、钒（V）、钛（Ti)、铌（Nb)、锆（Zr)、镍

9、（Ni) 稀土(RE)元素.非碳化物形成元素: Ni Co Cu Si Ai N B碳化物形成元素:Zr Nb Ti V W Mo Cr Mn Fe 一、合金元素对钢基本相的作用 1） 强化铁素体和稳定奥氏体 2）形成合金碳化物图7.1(a) 合金元素对铁素体力学性能的影响图7.1 (b) 合金元素对铁素体力学性能的影响 二合金元素对Fe-Fe3C状态图的作用 1）使奥氏体相区温度范围发生变化图7.2 合金元素对奥氏 体单相区的影响图7.2 合金元素对奥氏体单相区的影响 三 合金元素对钢热处理的作用 1）对淬火加热的作用 延缓奥氏体形成 细化奥氏体晶粒 2）对淬火冷却的作用 提高钢的淬透性，减小零件淬火变形 增加淬火钢的残余奥氏体 3)对淬火钢回火的作用 提高钢的抗回火性 产生二次