第四章 材料改性处理

1、 第四章第四章 材料改性处理材料改性处理 4.1 4.1 钢的热处理钢的热处理获得预期的组织和性能。获得预期的组织和性能。冷却的目的：冷却的目的：A A体成分均匀化体成分均匀化保温的目的：保温的目的：获得获得A A体组织体组织加热的目的：加热的目的：热处理热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的内部组织结构而达到改变其性能的一以改变钢的内部组织结构而达到改变其性能的一种工艺方法。种工艺方法。一、定义：一、定义：二、作用：二、作用： 三、必要条件：三、必要条件： 2. 2. 固溶体中溶质的溶解度随温固溶体中溶质的溶解度随温 度发生变化，可形成度

2、发生变化，可形成过饱和固溶过饱和固溶体体 1. 1. 材料在不同温度具有不同材料在不同温度具有不同 的晶体结构（的晶体结构（同素异晶性同素异晶性） 2.2.提高零件或工具的使用性能提高零件或工具的使用性能1.1.消除缺陷，改善材料的加工工艺性能。消除缺陷，改善材料的加工工艺性能。 表面淬火表面淬火表面热处理表面热处理普通热处理普通热处理热处理热处理四、分类：四、分类：退火退火淬火淬火回火回火正火正火 化学热处理化学热处理火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火感应加热表面淬火感应加热表面淬火渗碳渗碳渗氮渗氮渗金属渗金属4.4.1 4.4.1 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变一、转变温度一、转变

3、温度铁碳相图测定条件：铁碳相图测定条件：平衡平衡（极其缓慢加热或冷却），其临界温度（极其缓慢加热或冷却），其临界温度A1A1、A3A3、AcmAcm实际上，加热或冷却远离平衡条件实际上，加热或冷却远离平衡条件非平衡条件非平衡条件，加热或冷却速度加热或冷却速度偏离偏离加热时的相变温度：加热时的相变温度：A Ac c1 1、A Ac c3 3、AccmAccm冷却时的相变温度：冷却时的相变温度：A Ar r1 1、A Ar r3 3、A Ar rcmcm二、二、A A体化及影响因素体化及影响因素钢的钢的A A体化：体化：钢加热至相变温度以上转变钢加热至相变温度以上转变A A体的过程。体的过程。（一

4、）（一）A A体化过程体化过程: : 共析钢共析钢P P0.77%c0.77%c( F( F0.0218%C0.0218%C+Fe+Fe3 3C C6.69%C 6.69%C ) )A A0.77%C0.77%C体心体心 斜斜 方方面心面心条件条件: 1) : 1) 晶格的重构晶格的重构2) 2) 碳原子的重新分配碳原子的重新分配过程过程: :共析钢奥氏体化过程 a. 形核 （优先在相界（F，Fe3C）b. 长大c. 渗碳体完全溶解d. 碳的均匀化（二）（二） A A体化影响因素体化影响因素加热温度加热温度T T ：TT原子扩散能力原子扩散能力+A+A体中体中C C浓度梯度浓度梯度（GS-SE

5、GS-SE线距离）线距离）AA体化转变体化转变；加热速度加热速度V V ： VV转变转变TATA体化转变体化转变；化学成分：化学成分： C%F/ Fe3CC%F/ Fe3C界面界面形核部位形核部位AA体化转变体化转变大部分合金元素（大部分合金元素（Co/NiCo/Ni除外）除外）CC速度和扩散速度和扩散A A体体化转变速度化转变速度合金钢加热温度和保温时间合金钢加热温度和保温时间 碳钢碳钢原始组织：原始组织：晶粒尺寸晶粒尺寸界面积界面积AA体化转变体化转变V V 片状片状Fe3CFe3C优于粒状优于粒状Fe3CFe3C三、三、A A体晶粒度及影响因素体晶粒度及影响因素起始晶粒度：起始晶粒度：P

6、 P刚刚全部转变为刚刚全部转变为A A时的晶粒大小时的晶粒大小 实际晶粒度：实际晶粒度：钢在某一热处理或热加工条件下所得到的钢在某一热处理或热加工条件下所得到的A A晶粒大小晶粒大小本质晶粒度：本质晶粒度：将钢加热到将钢加热到9309301010、保温、保温8 8小时后冷却测定的小时后冷却测定的 晶粒度，它标示不同钢种晶粒度，它标示不同钢种A A体晶粒长大倾向体晶粒长大倾向GB6394-86GB6394-86金属平均晶粒度测定法金属平均晶粒度测定法 12 12级级1-41-4级级本质粗晶粒钢；本质粗晶粒钢；5 58 8级级本质细晶粒钢；本质细晶粒钢；8 8级以上级以上超细晶粒钢超细晶粒钢影响因

7、素：影响因素：加热加热TT、加热、加热VV、保温时间、保温时间AA晶粒尺寸晶粒尺寸 C%AC%A晶粒长大速度晶粒长大速度AA晶粒尺寸晶粒尺寸强形成碳化物元素（强形成碳化物元素（TiTi、NbNb、V V、W W、CrCr、MoMo等）等）阻碍晶粒长大阻碍晶粒长大AA晶粒尺寸晶粒尺寸4.1.2 4.1.2 钢冷却时组织转变钢冷却时组织转变冷却方式：冷却方式：等温冷却：等温冷却：将加热到奥氏体的钢将加热到奥氏体的钢先以较快的冷却速度冷却到先以较快的冷却速度冷却到A A1 1线以线以下一定温度，然后进行保温使奥氏下一定温度，然后进行保温使奥氏体在体在等温下发生组织转变等温下发生组织转变，转变完，转变

8、完后再冷却到室温。后再冷却到室温。连续冷却：连续冷却：将加热到奥氏体的钢将加热到奥氏体的钢一直连续冷却到室温，使钢中的奥一直连续冷却到室温，使钢中的奥氏体在氏体在一个温度范围内完成组织转一个温度范围内完成组织转变。变。一、过冷一、过冷A A等温冷却转变等温冷却转变 600 500 700600 500 700 500500600600700700TimeTimeTimeTimeA1A10 050%50%100%100%A AP PB BA PA PA AA BA BMsMsMfMf过冷奥氏体：过冷奥氏体：在临界温度以下尚未转变的奥氏体在临界温度以下尚未转变的奥氏体 ( (尚未发生转变，并存在于

9、非奥氏体区的奥氏体尚未发生转变，并存在于非奥氏体区的奥氏体) )TTTTTT曲线曲线/C/C曲线：金相法曲线：金相法+ +膨胀法测定膨胀法测定（共析钢共析钢）4 4、Ms MfMs Mf5 5、转变、转变TT转变产物硬度转变产物硬度 特点：特点：1 1、过冷、过冷A A等温转变都需一段时等温转变都需一段时间后才开始转变间后才开始转变孕育期孕育期；2 2、转变量、转变量50%50%转变速度最快转变速度最快 此时新旧相界面积最大；此时新旧相界面积最大；3 3、鼻尖处孕育期最短；、鼻尖处孕育期最短； 过冷过冷A A转变速度转变速度原子扩散原子扩散V V* *自由能差自由能差T T（To-TTo-T）

10、（二）、过冷（二）、过冷A A转变产物分析转变产物分析 1 1、P P型转变（高温区转变）：型转变（高温区转变）： A1A1550550APAP（F+Fe3CF+Fe3C）等温温度等温温度PP层间距层间距硬度硬度PP索氏体索氏体SS屈氏体屈氏体T T硬度：屈氏体硬度：屈氏体T T 索氏体索氏体S PS P转变过程：交替进行转变过程：交替进行层片状层片状P P团。团。扩散型转变扩散型转变b.b.f.f.珠光体团珠光体团e.e.d.d.c.c.a.a.Fe3CFe3C贫贫C C区区贫贫C C区区片状珠光体形成过程示意图片状珠光体形成过程示意图过冷过冷A A体晶粒体晶粒2 2、贝氏体型转变（中温转变

11、）区：、贝氏体型转变（中温转变）区： 鼻尖处鼻尖处550-Ms550-Ms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .过冷过冷A A过饱和过饱和F FFe3CFe3C过冷过冷A AF F过饱和过饱和Fe3CFe3C羽毛状羽毛状B B上上强、韧性差强、韧性差针片状针片状B B下下强、韧性好强、韧性好转变产物：转变产物：Fe3CFe3C分布在过饱和的分布在过饱和的F F上的两相混合物上的两相混合物贝氏体贝氏体B B。转变特点：半扩散型转变转变特点：半扩散型转变- -中温区中温区FeFe难以扩散难以扩散/C/C可以扩散。可以扩散。上贝

12、氏体：上贝氏体：550-350550-350产物产物 羽毛状羽毛状 转变过程：转变过程：A A晶界贫晶界贫C C区区F F晶核形晶核形成成/ /晶内长大晶内长大排排CACA富富C C区区FF片间析出断续小条、小片状片间析出断续小条、小片状Fe3CFe3C羽毛状羽毛状B B上。上。 特点：片状特点：片状Fe3CFe3C割裂割裂F F基体基体 强韧性差强韧性差下贝氏体：下贝氏体：350- Ms350- Ms产物产物 针状针状F+F+细小细小Fe3CFe3C转变过程：转变过程：A A晶界贫晶界贫C C区区F F晶核形晶核形成成/ /一定晶向针状长大一定晶向针状长大温度低，温度低，C C原子短距离扩散

13、，原子短距离扩散，F F针片内以细针片内以细小小Fe3CFe3C析出析出下贝氏体下贝氏体B B下。下。特点：特点：F F针细小，无方向针细小，无方向+Fe3C+Fe3C弥散分布弥散分布良好的强韧性配合。良好的强韧性配合。3 3、马氏体转变（低温转变）区：、马氏体转变（低温转变）区： Ms Ms 原原A A体晶界体晶界M M体针体针/ /片片M M体板条体板条针状马氏体针状马氏体强硬度高强硬度高塑韧性差塑韧性差板条状马氏体板条状马氏体综合机械综合机械性能良好性能良好马氏体马氏体M M：温度低于温度低于MsMs点时，过冷点时，过冷A A在温度范围内（在温度范围内（Ms-MfMs-Mf）连续）连续冷

14、却，所得到的一种冷却，所得到的一种C C在在-Fe-Fe中的中的过饱和固溶体过饱和固溶体。转变特点：转变特点：一个温度范围一个温度范围连续冷却连续冷却形成形成速度极快速度极快；无扩散转变；无扩散转变；新旧相成分同新旧相成分同转变不完全性：转变不完全性：C%C%残残AAC0.2% C1.0% C1.0% 片状片状M/M/针状针状M/M/高高CM/CM/孪晶孪晶M M： 强硬度高、塑韧性差强硬度高、塑韧性差0.2%C0.8% 0.2%C0.8% 混合马氏体混合马氏体M M（三）、影响（三）、影响C-C-曲线的因素：曲线的因素： C0.77%C0.77%C0.77%时，时，C%AC%A稳定性稳定性C

15、-C-曲线左移；曲线左移；（先共析（先共析Fe3CIIFe3CII析出）析出）合金元素（合金元素（CoCo除外）除外）AA稳定性稳定性C-C-曲线右移；曲线右移；加热加热T+T+保温时间保温时间Fe3CFe3C溶解充分溶解充分/A/A晶粒粗大晶粒粗大 （形核部位少）（形核部位少）C-C-曲线右移。曲线右移。 二、过冷二、过冷A A连续冷却转变连续冷却转变 实际多数热处理工艺是连续实际多数热处理工艺是连续冷却冷却, ,所以所以连续冷却转变连续冷却转变研究研究更具有特别重要的意义更具有特别重要的意义. . 1.1. 过冷过冷A A连续冷却曲线连续冷却曲线(CCT)(CCT)测测定：膨胀法定：膨胀法

16、 2.2.临界冷却速度临界冷却速度VcVc：获得全部获得全部M M组织的最小冷速；组织的最小冷速；VcVc越越容易得当容易得当M M组织。组织。3.3.冷却速度冷却速度VVcVVc时，时， M+M+残残A A4. V24. V2冷却速度冷却速度VVcVVc时，时， M+T+B+M+T+B+残残A A5.5.冷却速度冷却速度V V2V/TTT临界冷却速临界冷却速度度VcVc/CCT/CCT； 共析钢共析钢CCTCCT曲线无曲线无B B转变转变联系联系：借助借助TTTTTT曲线可定性分析连续曲线可定性分析连续 冷却组织。冷却组织。 C曲线的应用V1:炉冷（退火） PV2: 空冷，S，TV3：空冷，

17、S，TV4：油冷，T+M+AV5 ：M+A4.1.3 4.1.3 钢的普通热处理钢的普通热处理 一、退火：一、退火：将钢加热到适当温将钢加热到适当温度，保温后缓慢冷却（随炉度，保温后缓慢冷却（随炉冷或砂冷）的热处理工艺冷或砂冷）的热处理工艺预备热处理。预备热处理。完全退火完全退火：Ac3+20-30Ac3+20-30目的：重结晶细化晶粒，改善目的：重结晶细化晶粒，改善粗大、不均匀组织；粗大、不均匀组织；硬度硬度改改善机加性能。善机加性能。特点：周期长。特点：周期长。 应用：亚共析钢应用：亚共析钢/ /结构钢预备热结构钢预备热处理。处理。等温退火等温退火：Ac3/Ac1Ac3/Ac1以上，以上，

18、P P区等区等温转变温转变特点：等温温度特点：等温温度PP组织尺寸组织尺寸硬度硬度 球化退火：球化退火：使钢中碳化物变成球状使钢中碳化物变成球状/ /颗颗 粒的热处理工艺；粒的热处理工艺；工艺：温度工艺：温度Ac1+20-30Ac1+20-30目的：目的：硬度硬度改善机性能；淬火作改善机性能；淬火作组织调整组织调整- -预备热处理。预备热处理。特点：特点：F+F+颗粒状碳化物颗粒状碳化物应用：过共析钢应用：过共析钢/ /合金工具钢合金工具钢 扩散退火：扩散退火：加热到熔点加热到熔点100200100200保保温温10-15H10-15H后缓慢冷却的热处理工艺。后缓慢冷却的热处理工艺。目的：目的

19、：成分偏析和组织不均匀性。成分偏析和组织不均匀性。去应力退火：去应力退火：将钢加热到将钢加热到Ac1Ac1以下某以下某一温度保温后，缓慢冷却的热处理工一温度保温后，缓慢冷却的热处理工艺。艺。目的：消除铸、锻、焊件和机加工、目的：消除铸、锻、焊件和机加工、 冷变形过程中的残余应力。冷变形过程中的残余应力。 二、二、正火正火：将钢加热到将钢加热到Ac3Ac3（亚共析（亚共析钢）或钢）或AccmAccm（过共析钢）以上（过共析钢）以上30-5030-50，保温后在空气中冷却，保温后在空气中冷却，得当得当P P类（如类（如S S）组织的热处理工）组织的热处理工艺。艺。特点特点：组织尺寸：组织尺寸 退火

20、，成本退火，成本 退火。退火。应用应用：1 1）预备热处理：预备热处理：中低碳钢硬度，中低碳钢硬度，改善机加工性能；改善机加工性能；2 2）消除过共析钢网状）消除过共析钢网状Fe3C,Fe3C,为球为球化退火作化退火作组织准备；组织准备；3 3）细化晶粒细化晶粒、组织均匀化、消除、组织均匀化、消除内应力、内应力、强硬度强硬度- -最终热处理最终热处理 加热温度加热温度T T： 三、三、淬火淬火：将钢加热到将钢加热到Ac3Ac3（亚共析钢）或（亚共析钢）或Ac1Ac1（过共析钢）以上（过共析钢）以上 30-5030-50，保温后快速冷却以获得，保温后快速冷却以获得M M组织的热处理工艺。组织的热

21、处理工艺。特点：强化钢的最重要方法，特点：强化钢的最重要方法，强硬度和耐磨性，配合回火工强硬度和耐磨性，配合回火工 艺，调整钢的强韧性。艺，调整钢的强韧性。亚共析钢亚共析钢：Ac3+ 30-50 Ac3+ 30-50 TATA晶粒粗化晶粒粗化韧性韧性 T T未转变的未转变的FF软点软点/F/F相相 过共析钢过共析钢：Ac1+ 30-50Ac1+ 30-50部分未熔部分未熔Fe3CFe3C颗粒颗粒阻止阻止A A体晶粒长体晶粒长大大+耐磨性耐磨性 隐晶隐晶M M A A体体C C含量含量形成低形成低CMCM脆性脆性 加热时间：升温时间加热时间：升温时间+ +保温时间保温时间=K D=K D淬火冷却

22、介质：水、油、盐水、碱水、淬火冷却介质：水、油、盐水、碱水、碱浴、盐浴碱浴、盐浴 淬火介质 650C以上，慢，减小热应力650-400C，快，避免C曲线400C以下，慢，减轻相变应力4.4.方法方法 单液淬火单液淬火用于形状简单的小件用于形状简单的小件 双液淬火双液淬火 碳钢碳钢 水淬油冷水淬油冷合金钢合金钢 油淬空冷油淬空冷用于形状复杂的重要件。用于形状复杂的重要件。 分级淬火分级淬火用于截面较小，形状复杂用于截面较小，形状复杂的小件的小件 等温淬火等温淬火用于要求高硬度和强韧性、用于要求高硬度和强韧性、形状复杂、截面较小的重形状复杂、截面较小的重要件要件5 5、淬火缺陷及预防、淬火缺陷及预

23、防 硬度不足硬度不足/ /不均匀：不均匀：VV冷冷/ /氧化脱氧化脱C/C/温度，时温度，时间，消除间，消除F F软点；软点； 变形、开裂：结构设计变形、开裂：结构设计/ /预备热处理预备热处理/温度，温度，时间时间/ /冷却介质及方法冷却介质及方法/ /及时回火。及时回火。四、回火：四、回火：将淬火钢加热到将淬火钢加热到Ac1Ac1以下某一温度保以下某一温度保温后，冷却至室温度的热处理工艺。温后，冷却至室温度的热处理工艺。目的：消除应力，目的：消除应力，脆性；稳定尺寸脆性；稳定尺寸（M+AM+A非稳定相，有向稳定组织转化要求）；非稳定相，有向稳定组织转化要求）； 调整性能。调整性能。 （一）

24、、淬火钢回火时组织性能变化（一）、淬火钢回火时组织性能变化 M M分解（分解（100-200100-200）：）：M M共格析出共格析出-FexCM-FexCM过饱和过饱和度度正方度正方度内应力内应力回火回火M M：低饱和度的固溶体基：低饱和度的固溶体基体上分布极细的体上分布极细的-碳化物的组织。碳化物的组织。 残残A A分解（分解（200-300200-300）：）：MMMM回回体积体积残残A A压力压力BB下（少量）下（少量）回火回火M+ BM+ B下（少量）下（少量） 。 T T回形成（回形成（300-500300-500）：）：C C扩散能力扩散能力饱和饱和固溶体固溶体F/F/（-Fe

25、xCFe3C-FexCFe3C失去共格）失去共格）TT回：回：F F基体上分布极基体上分布极细颗粒状细颗粒状Fe3CFe3C。S S回形成（回形成（500-650500-650）：）：F F片片/ /板条再结晶、板条再结晶、F F等轴化等轴化/Fe3C/Fe3C内应力完全消失内应力完全消失多边形等轴晶多边形等轴晶F+F+较大颗粒较大颗粒Fe3CSFe3CS回。回。 性能变化：性能变化：200300300，TT强硬度强硬度塑韧性塑韧性。 回火类型回火类型 1 1、低温（、低温（150-250150-250）回火：）回火：应力应力/ /脆性脆性塑韧性，保塑韧性，保持高硬度持高硬度58/64HRC5

26、8/64HRC和耐磨性。组织：和耐磨性。组织：M M回回+ +残残A A，对象：高，对象：高C C工具钢、模具钢、轴承钢、表面淬火工具钢、模具钢、轴承钢、表面淬火/ /渗渗C C钢。钢。 2 2、中温（、中温（350-500350-500）回火：高的弹性极限和屈服强度及）回火：高的弹性极限和屈服强度及合适韧性。组织：合适韧性。组织：T T回，弹簧。回，弹簧。3 3、高温（、高温（500-650500-650）回火：）回火：S S回，综合性能好，结构件回，综合性能好，结构件如：齿轮、轴、连杆等。如：齿轮、轴、连杆等。调质处理调质处理。 回火脆性：淬火钢在回火脆性：淬火钢在250-400250-4

27、00和和450-650450-650两个温度两个温度区间回火后，其韧性下降的现象。区间回火后，其韧性下降的现象。1 1、低温回火脆性：、低温回火脆性：原因：原因：C C化物在化物在M M片、条、束边界析出，片、条、束边界析出，基体割裂。基体割裂。措施：措施：回避、等温淬火。回避、等温淬火。 2 2、高温回火脆性：、高温回火脆性：原因：原因：复杂，微量杂志晶界析出复杂，微量杂志晶界析出 措施：措施：回火快冷回火快冷/ /加加Mo.Mo.合金元素对回火转变的影响 a. 提高回火稳定性b. 产生二次硬化c. 增大回火脆性回火脆性：指随回火温度升高时，在250-400度和450-650度两个区 出现冲

28、击韧性明显下降的脆化现象。回火工艺及其应用回火类型回火温度组织性能及应用组织形态低温回火150250回火M高硬度，降低脆性及残余应力，工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件过和a-Fe+ 碳化物中温回火350-500 回火屈氏体（T）硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度，弹性元件保留马氏体针形F+细粒状Fe3C高温回火500-650回火索氏体（S）强度、硬度、塑性、韧性、综合机械性能，中碳钢、重要零件。多边形F+粒状Fe3C淬火+高温回火调质处理六、钢的淬透性和淬硬性六、钢的淬透性和淬硬性淬透性淬透性/ /可淬性可淬性：指钢淬火时能形成指钢淬火时能形成M M组织多少的能力，组织多少的能力，是钢种本身固有

29、属性是钢种本身固有属性。 淬硬层深度淬硬层深度：钢表面到内部钢表面到内部M M组织占组织占50%50%处的距离；处的距离； 淬硬性淬硬性/ /可硬性可硬性：指正常淬火情况下获得指正常淬火情况下获得M M组织所能达到组织所能达到的最高硬度。的最高硬度。C%C%淬硬性淬硬性，与合金元素无关。，与合金元素无关。 影响淬透性因素：影响淬透性因素： 1 1、亚共析钢、亚共析钢C%/C%/过共析钢过共析钢C%C%淬透性淬透性 2 2、合金元素（、合金元素（CoCo除外）右移除外）右移C C曲线曲线淬透性淬透性 3 3、淬火温度、淬火温度/ /保温时间保温时间AA晶粒粗化晶粒粗化淬透性淬透性 淬透性测定：临

30、界淬透直径法淬透性测定：临界淬透直径法DcDc 末端淬火法：末端淬火法：JHRc/dJHRc/d，如，如J40-45/5J40-45/54.1.4 4.1.4 钢的表面热处理钢的表面热处理 表面淬火表面淬火：将钢件表面迅速加热到将钢件表面迅速加热到A A化温度后急冷，使表层形成化温度后急冷，使表层形成M M组组织而心部保持不变的热处理工艺。织而心部保持不变的热处理工艺。 表面淬火用钢：多为中碳钢表面淬火用钢：多为中碳钢/ /中碳低合中碳低合金钢（预备热处理：调质金钢（预备热处理：调质/ /正火处理）。正火处理）。 加热方法：感应、火焰、电接触加热方法：感应、火焰、电接触 感应加热原理：电磁感应

31、感应加热原理：电磁感应钢件表面钢件表面涡流涡流- -集肤效应：集肤效应：=500/SQR=500/SQR（F F） 高频加热：高频加热：0.5-2.0mm 0.5-2.0mm 中频加热：中频加热： 2.0-10mm 2.0-10mm 工频加热：工频加热： 10-15mm10-15mm 感应加热特点：速度快、氧化脱感应加热特点：速度快、氧化脱C C和变和变形小；形小；M M组织细小、疲劳性能好；组织细小、疲劳性能好；可可控、易于自动化生产；钢件形状简单控、易于自动化生产；钢件形状简单 火焰加热表面淬火特点： 设备简单，容易操作，灵活性较大，但淬火质量不够稳定。 主要用于单件小批生产及大型工件的表

32、面淬火。二、化学热处理：二、化学热处理：将钢件置将钢件置于一定的化学介质中加热、于一定的化学介质中加热、保温，使介质中一种或几保温，使介质中一种或几种元素渗入工件表面，从种元素渗入工件表面，从而改变钢表层化学成分和而改变钢表层化学成分和组织的热处理工艺。组织的热处理工艺。 与表面淬火比较：表层化学成与表面淬火比较：表层化学成分、组织同时发生变化分、组织同时发生变化表层表层硬度硬度/ /耐磨蚀性耐磨蚀性/ /疲劳强度疲劳强度 基本过程：基本过程：介质分解介质分解待渗元素待渗元素活性原子活性原子表面吸附表面吸附/ /溶解溶解扩散（扩散（T/T/时间调节渗层）时间调节渗层） 渗渗C C：低低C C低

33、合金钢低合金钢 气体法：气体法：井式炉内井式炉内(900-950)(900-950)滴入有机液体滴入有机液体煤油、甲醇煤油、甲醇 CH4C+2H2 CH4C+2H2 2COC+CO2 2COC+CO2 CO+H2C+H2O CO+H2C+H2O C -Fe-FeCC -Fe-FeC固体法：固体法：预埋颗粒状渗预埋颗粒状渗C C剂（木炭剂（木炭+BaCO3/NaCO3+BaCO3/NaCO3催化剂）中催化剂）中2C+O22CO 2C+O22CO BaCO32CO+BaO BaCO32CO+BaO 2COC+CO2 2COC+CO2 组织组织- -表表心：过共析心：过共析共析共析亚共析亚共析过渡层

34、过渡层原始原始 渗渗C C后热处理：直接淬火、一次淬火、二次淬火后热处理：直接淬火、一次淬火、二次淬火+ +低回低回 组织：组织： M M回回+ +颗粒状颗粒状Fe3C+Fe3C+残残A A 工艺路线：工艺路线： 锻造锻造正火正火机械加工机械加工渗渗CC淬火淬火低回低回精磨成型精磨成型 渗渗N/NN/N化：化：在在A1A1以下（以下（520-600520-600）使活性）使活性N N渗入钢件渗入钢件表层的化学热处理工艺。表层的化学热处理工艺。 N N化钢：化钢：38CrMnAl 38CrMnAl 气体气体N N化法：化法： 2NH32N+3H22NH32N+3H2 特点：表面硬度高特点：表面硬度高1000HV/69HRC/1000HV/69HRC/热硬性高热硬性高550-600550-600 /N /N化温度低，变形小化温度低，变形小/N/N化层浅化层浅 工艺路线：锻造工艺路线：锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工去应去应力退火力退火粗磨粗磨渗渗NN精磨精磨/ /研磨研磨 碳氮共渗碳氮共渗氰化：氰化：同时向钢件表面渗入同时向钢件表面渗入C C和和N N原子的化原子的化学热处理。