学习情境五钢的热处理

1、知识目标知识目标 1 1掌握过冷奥氏体的等温转变和连续冷却转变掌握过冷奥氏体的等温转变和连续冷却转变； 2 2掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺掌握钢的退火、正火、淬火、回火工艺； 3 3了了解钢的表面淬火及化学热处理的应用；了了解钢的表面淬火及化学热处理的应用； 4. 了解表面气相沉积技术了解表面气相沉积技术。钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的退火与正火钢的退火与正火钢的淬火钢的淬火钢的回火钢的回火钢的表面热处理钢的表面热处理表面气相沉积和热处理新工艺简介表面气相沉积和热处理新工艺简介 是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材

2、料整体或表面组织，从而获得所需性能的一种加工工艺。热处理热处理保温保温时间温度临界温度临界温度 热热加加冷冷 却却2.热处理的主要目的热处理的主要目的: :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: :整个制造业。整个制造业。4.热处理的分类热处理的分类热处理热处理 普通普通热处理热处理 表面表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 化学化学热处理热处理感应加感应加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;铁碳铁碳合金合金实际实际加热加热或冷或冷却时却时转变转变温度温度变化变化图图1.1.奥氏体形成的基本过

3、程奥氏体形成的基本过程共析钢奥氏体化过程示意图共析钢奥氏体化过程示意图亚共析钢的亚共析钢的A A化：化：PA PA 后，先共析后，先共析 F F溶解溶解 过过共析钢的共析钢的A A化化： PA PA 后，后， FeFe3 3C C 溶解溶解2 2. .影响珠光体向奥氏体转变的因素影响珠光体向奥氏体转变的因素含碳量含碳量增加，利于奥氏体加速形成 奥氏体形成速度与加热温度、加热速度、钢的成分以及原始组织等有关。 加热温度温度越高，奥氏体形成速度越快.加热速度速度越快，奥氏体形成速度越快.合金元素显著影响奥氏体的形成速度.组织（珠光体）越细，奥氏体形成速度越快. 钢在热处理加热后必须有保温阶段，不钢

4、在热处理加热后必须有保温阶段，不仅是为了使工件热透，也是为了使组织转变完仅是为了使工件热透，也是为了使组织转变完全，以及保证奥氏体成分均匀。钢在加全，以及保证奥氏体成分均匀。钢在加热时为了得到细小而均匀的奥氏体晶粒，必须严格热时为了得到细小而均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间，以免发生晶粒粗大的现控制加热温度和保温时间，以免发生晶粒粗大的现象。象。小提示小提示1 1. .奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度的概念 根据奥氏体形成过程和晶粒长大情况，奥氏体晶粒度可分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。1 1. .奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度的概念1. 奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度：l

5、 起始晶粒度l 实际晶粒度l 本质晶粒度 奥氏体形成刚结束，奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小奥氏体形成刚结束，奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小奥氏体在具体加热条件下所获得奥氏体晶粒的大小奥氏体在具体加热条件下所获得奥氏体晶粒的大小特定条件下钢的奥氏体晶粒长大的倾向性，并不代表具体的晶粒大小特定条件特定条件93010，保温，保温8h倾向性倾向性本质粗晶粒钢（Mn，Si）本质细晶粒钢（Al）加热加热温度温度与奥与奥氏体氏体晶粒晶粒长大长大的关的关系系2 2. .奥氏体晶粒长大及其影响因素奥氏体晶粒长大及其影响因素1）加热温加热温度和保温时度和保温时间间2）钢的成钢的成分分n 温度越高，

6、保温时间越长，奥氏体晶粒长大越明显n 晶界上存在未溶的碳化物时，会对晶粒长大起阻碍作用，使奥氏体晶粒长大倾向减小n 合金元素，也影响奥氏体晶粒长大，除锰、磷外几乎所有合金元素都阻碍奥氏体晶粒长大1. 奥氏体是不是降温到临界温度以下就立即 发生转变呢？2. 不同的冷却速度是否也得到同一种的组织 呢？过冷奥氏体：过冷奥氏体：在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥氏体，称为过冷奥氏体。临界点以下临界点以下不稳定不稳定将要发生转变将要发生转变冷却方式：冷却方式：等温冷却方式和连续冷却方式。转变产物组织性能均匀，研究领域应用广等温冷却方式连续冷却方式转变产物为粗细不匀甚至类型不同的混合组织，实际生

7、产中广泛采用1 1. .等温转变曲线等温转变曲线珠光体型转变区珠光体型转变区贝氏体型转变区贝氏体型转变区马氏体型转变区马氏体型转变区（1 1）高温等温转变：）高温等温转变： 珠光体型转变区（2 2）中温等温转变：）中温等温转变： 贝氏体型转变区 （3 3）低温连续转变：）低温连续转变： 马氏体型转变区 2 2. .影响影响 C 曲线的因素曲线的因素2 2） 合金元素合金元素1 1） 碳的质量分数碳的质量分数3 3） 加热温度和保温时间加热温度和保温时间3 3. .共析钢的过冷奥氏体等温转变共析钢的过冷奥氏体等温转变珠光体转变和珠光体的组织形态与性能珠光体转变和珠光体的组织形态与性能 根据过冷奥

8、氏体转变温度的不同，共析成分碳钢的转变产物可分为珠光体（A1550） 、贝氏体（550MS）和马氏体（MSMf）三种。l 过冷奥氏体向珠光体转变，是通过过冷奥氏体向珠光体转变，是通过形核形核和和长大长大的过程来完成的；的过程来完成的；l 珠光体转变是一个珠光体转变是一个扩散型扩散型转变（转变（FeFe、C C原子都进行扩散）；原子都进行扩散）；l 一般情况下，珠光体为片状铁素体和片状渗碳体相间分布的层状一般情况下，珠光体为片状铁素体和片状渗碳体相间分布的层状组织，称为组织，称为片状珠光体片状珠光体；F渗碳体片间距：片间距：相邻两片渗碳体中心之间的距离1 1）高温转变高温转变 托氏体托氏体托氏体

9、是：极细极细片状的珠光体，片片状的珠光体，片层极薄间距小于层极薄间距小于0.20.2m，只有在电子显微镜下（5000倍）才能分辨出它们呈片状。 索氏体索氏体索氏体为：细片状珠光体，片细片状珠光体，片层较薄间距在层较薄间距在 0.40.2m，一般在8001000倍的光学显微镜下才可分辨珠光体珠光体 粗片层状铁素体粗片层状铁素体和渗碳体的混合物，和渗碳体的混合物，片层间距大于片层间距大于0.4m一般在500倍以下的光学显微镜下即可分辨。 贝氏体转变和贝氏体的纽织形态与性能贝氏体转变和贝氏体的纽织形态与性能 钢的过冷奥氏体在珠光体转变温度以下、马氏体转变温度以上的温度范围内，发生一种半扩散型相变，称

10、之为贝氏体转变贝氏体转变。转变产物贝氏体，通常用字母B表示。1) 贝氏体贝氏体转变特征转变特征 半扩散型半扩散型转变，介于珠光体和马氏体转变之间转变，介于珠光体和马氏体转变之间 ； Fe原子不扩散，切变完成晶格改组原子不扩散，切变完成晶格改组 ；C原子扩散，析出碳原子扩散，析出碳化物化物 两相混合物，其中两相混合物，其中a相过饱和相过饱和3 3. .共析钢的过冷奥氏体等温转变共析钢的过冷奥氏体等温转变2 2）中温转变中温转变 上贝氏体上贝氏体 上贝氏体中渗碳体呈较粗的片状，平行分布于平行排列的铁素体片层之间，它在显微镜下呈羽毛状的组织。 下贝氏体下贝氏体 下贝氏体中的碳化物呈细小颗粒状或短杆状

11、均匀分布在铁素体内，在显微镜下呈黑色针叶状的组织 。 等温转变曲线是通过试验方法建立的，下面以共析钢为例说明建立过程。 （1）把wC = 0.77% 的共析钢制成若干个一定尺寸的试样，加热到A1 以上的温度，使其组织为均匀的奥氏体。 （2）将试样分别迅速放入低于 A1 的不同温度（如：710 、450 、350 等）的熔盐槽中，迫使奥氏体过冷，发生等温转变。 （3）在不同温度的等温转变过程中，测出过冷奥氏体转变开始和转变终了的时间，把它们按相应的位置标记在时间温度的坐标图上，分别连接各转变开始点和转变终了点，便得到如图所示的曲线。知知识识链链接接热处理工艺曲线示意热处理工艺曲线示意图图1 1.

12、 .连续冷却转变曲线连续冷却转变曲线共析钢共析钢 CCT 曲线曲线2 2. .连续冷却转变过程及产物连续冷却转变过程及产物1 1. .马氏体的形态与特点马氏体的形态与特点马氏体的晶格示意图马氏体的晶格示意图当奥氏体过冷到当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏以下将转变为马氏体类型组织；体类型组织；碳在碳在 -Fe中的过饱和固溶体；中的过饱和固溶体；马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中；留到马氏体中；铁原子微调整，使原来奥氏体的面心铁原子微调整，使原来奥氏体的面心立方晶格改组成体心立方晶格。立方晶格改组成体心立方晶格。马氏体的形成马氏体形态与含碳量的关系马氏体

13、形态与含碳量的关系0.45%C0.2%C1.2%C马氏体的形态1.0%时，片状马氏时，片状马氏体。体。光镜下光镜下电镜下电镜下在电镜下，板条内的亚在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，结构主要是高密度的位错， =1012/cm2，又称，又称位错马位错马氏体氏体。马氏体的形态电镜下电镜下光镜下光镜下马氏体的形态高硬度！马氏体硬度、韧性与含碳量的关系马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%马氏体的性能针状马氏体针状马氏体板条马氏体板条马氏体马氏体的透射电镜形貌马氏体的透射电镜形貌塑韧性比较：塑韧性比较：高针状马氏体的塑性和韧性均很高针状马氏体的塑性和韧性均很差；差；低碳板条马氏体的塑性和韧性好。低

14、碳板条马氏体的塑性和韧性好。马氏体的性能板条状马氏体板条状马氏体针状马氏体针状马氏体马氏体的转变的特点马氏体转变马氏体转变切变示意图切变示意图马氏体转变产生的表面浮凸马氏体转变产生的表面浮凸马氏体的转变的特点MfMsM(50%)M(90%)马氏体的转变的特点e.e.转变不彻底转变不彻底即使冷却到即使冷却到Mf点，也不点，也不可能获得可能获得100%的马氏体的马氏体，总有部分奥氏体未能，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称转变而残留下来，称残残余奥氏体余奥氏体，用，用A或或表示表示。 马氏体的转变的特点总结总结 过冷奥氏体转变产物（共析钢）过冷奥氏体转变产物（共析钢） 铜棒 24 mm如何消除拉

15、拔过程中的硬化现象？ 电缆线 0.15 mm切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？季裂加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力如何消除加工过程中产生的内应力？ 在铸/锻造/焊接之后，钢件中不但残留有铸造或锻造应力，而且还往往存在着成分和组织上的不均匀性，因而机械性能较低，还会导致以后淬火时的变形和开裂。也会存在硬度偏高或偏低的现象，严重影响后续的切削加工性能。经过退火和正火后，便可得到细而均匀的组织，并消除应力，改善钢件的机械性能并为随后的淬火作了准备经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其硬度适中，有利于下一步的切削加工。如果工件的性能要求不高时，退火或正火常作为最终热处理。

16、 真空退火炉真空退火炉退火目的：退火目的：（1）降低硬度，提降低硬度，提高塑性，以利高塑性，以利于切削加工和于切削加工和冷变形加工冷变形加工（2）细化晶粒，均细化晶粒，均匀组织，为后匀组织，为后续热处理作好续热处理作好组织上的准备组织上的准备（3）消除残余内应消除残余内应力，防止工件力，防止工件的变形与开裂的变形与开裂1.完全退火完全退火2.等温退火等温退火3.球化退火球化退火4.均匀化退火均匀化退火 5.去应力退火去应力退火6. 再结晶退再结晶退火火分类分类名称由来：经历完全奥氏体化过程问题2：奥氏体区的温度区间很大，如果你是热处理工程师，你认为完全退火应该具体在哪一个温度段保温？问题1:在

17、相图的哪一个区域可以获得完全奥氏体组织？完全退火目的： 细化，均匀化粗大、不均匀组织 接近平衡组织调整硬度切削性 消除内应力温度过高：奥氏体晶粒粗大， 综合机械性能下降（霍尔佩奇公式）温度过低： 测温仪器的偏差，适当顾及热处理效率反问：过共析钢的平衡组织？反问：过共析钢的平衡组织？网状渗碳体网状渗碳体问题：为什么不适用于过共析钢呢？问题：为什么不适用于过共析钢呢？完全退火组织P+F问题：问题：亚共析钢（共析钢）的平衡状态组织？平衡状态组织？返回等温退火：等温退火：先以较快的速度，将工件加热到Ac3以上3050，保温一定时间后，先以较快的冷速冷到珠光体的形成温度等温，使奥氏体转变成珠光体，待等温

18、转变结束再快冷。这样就可大大缩短退火的时间。 完全退火的缺点：完全退火的缺点：所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时解决：解决： 为了缩短退火时间，可采用等温退火。可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。等温温度根据要求的组织和性能而定：等温温度越高，则珠光体组织越粗大，钢的硬度越低。返回球化退火：球化退火：应用范围：应用范围：过共析钢，共析钢组织：组织：球状P（F+球状FeC3）返回去应力退火目的：去应力退火目的：消除铸、锻、焊件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应力。定义： 将工件随炉缓慢加热至500650（Ac1点 ），保温一段时间(50 /h-100

19、/h)后随炉缓慢冷却，至300 -200出炉空冷。退火温度愈高，内应力消除越充分， 退火所需的时间越短。 在去应力退火中不发生相变。返回返回为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下100 200 ）的温度，长时间保温（10h15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化扩散退火或均匀化退火退火。返回返回 扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。再结晶退火再结晶退火视频：退火工艺视频：退火工艺 3. 改善切削加工性能改善切削加工性能 返回 3.3.从经济性考虑从经济性考虑 2.2.从使用性能考从使用性能考虑虑1.1.从切削

20、加工性考虑从切削加工性考虑（2）从使用性能上考虑）从使用性能上考虑如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能。但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。（3）从经济上考虑）从经济上考虑 正火比退火的生产周期短，耗能少，操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑正火。（1）从切削加工性上考虑）从切削加工性上考虑一般金属的硬度在HB170230范围内，切削性能较好。高则过硬，难加工，刀具磨损快；低则切屑不易断，刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢、工具钢和中碳以上合金钢则以退火为宜

21、。下下板条板条针状针状返回返回返回返回1.淬火的加热温度淬火的加热温度细小细小细小细小“软点软点”返回返回时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf2 2. .淬火冷却介质淬火冷却介质盐水盐水 水水碱浴碱浴油油硝盐浴硝盐浴冷却能力冷却能力钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷却速度2 2. .淬火冷却介质淬火冷却介质 1.1.单液淬火法单液淬火法3.3.分级淬火法分级淬火法 4.4.等温淬火法等温淬火法6 6冷处理冷处理 5.5.局部淬火法局部淬火法2.2.双液淬火法双液淬火法盐浴炉盐浴炉炉冷炉冷 F + P空冷空冷 F +

22、S油冷油冷 T + M水冷水冷 M炉冷炉冷 P + Fe3C空冷空冷 S + Fe3C油冷油冷 T + M + A水冷水冷 M + A返回返回返回返回 现代淬火工艺方法不仅有奥氏体化直接淬火，而且还有能够控制淬火后的组织和性能及减少变形的各种淬火工艺方法，甚至可以把淬火冷却过程直接与热加工工序结合起来，如激光淬火、真空淬火、铸后淬火、锻后淬火、形变淬火等。淬火工艺方法应根据材料及其对组织、性能和工件尺寸精度的要求，在保证技术条件要求的前提下，充分考虑经济性和实用性来选择。 淬透性是指钢在淬火淬透性是指钢在淬火时形成马氏体的能力。通时形成马氏体的能力。通常以钢在规定的条件下常以钢在规定的条件下淬

23、火时获得淬硬层深淬火时获得淬硬层深度的能力来衡量。度的能力来衡量。1.1.钢的淬硬性和淬透性钢的淬硬性和淬透性1.1.钢的淬硬性和淬透性钢的淬硬性和淬透性 钢在理想的淬火条件下，获得马氏体后能达到的最高硬度。钢的淬硬性取决于含钢的淬硬性取决于含碳量的高低碳量的高低。 淬透性与淬硬性？淬透性与淬硬性？淬透性淬透性是钢淬火时获得M的能力！淬硬性淬硬性是钢淬火获得M的硬度！淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性淬透性是钢的一种属性，在相同的奥氏体化温度下淬火时，其淬透性是不变的！具体工件的淬透深度具体工件的淬透深度是指在实际生产条件下得到半马氏体区至工件表面的距离，是不确定的

24、，受淬透性、工件尺寸、冷却介质等的影响。钢件淬硬深度、硬度分布与冷却速度的关系钢件淬硬深度、硬度分布与冷却速度的关系2 2. .淬透性的测定淬透性的测定1 1）临界直径法临界直径法2 2）末端淬火法末端淬火法末端淬火法及淬透性曲线末端淬火法及淬透性曲线3 3. .影响钢的淬透性的因素影响钢的淬透性的因素碳的质量分数碳的质量分数合金元素合金元素AB未溶第二相未溶第二相D奥氏体化的温奥氏体化的温度度C5 5. .钢的淬火缺陷钢的淬火缺陷钢的淬火缺陷产生的原因、后果、防止与补救方法钢的淬火缺陷产生的原因、后果、防止与补救方法 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化

25、物适当聚集，将硬度降低，以利于切削加工。（1）（2）（3）（4）获得工件所要求的力学性能。稳定工件尺寸。降低脆性，消除或减少内应力。淬火钢回火时不同温度下的组织状态淬火钢回火时不同温度下的组织状态4545 钢的回火组钢的回火组织织 回火组织与一般组织相比具有较优回火组织与一般组织相比具有较优的性能，如硬度相同时，回火托氏体和回火的性能，如硬度相同时，回火托氏体和回火索氏体比一般托氏体（油淬）和索氏体（正索氏体比一般托氏体（油淬）和索氏体（正火）具有更高的强度、塑性和韧性，这主要火）具有更高的强度、塑性和韧性，这主要是组织形态不同导致的是组织形态不同导致的。2 2、中温回火（、中温回火（350-

26、500350-500）C C 组织：组织：T T回回=F=F针针+Fe3C+Fe3C粒粒目的：目的：获得高的弹性极限、获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称屈服点和较好的韧性。又称弹性处理。硬度为弹性处理。硬度为35-45HRC.35-45HRC.应用：应用：弹性零件及热锻模具弹性零件及热锻模具等。等。1.低温回火脆性低温回火脆性2.高温回火脆性高温回火脆性l这种回火脆性是不可逆的，这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。有效消除办法。l回火时应避开这一温度范回火时应避开这一温度范围。围。表面淬火目的：表

27、面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限；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。即有足够的塑性和韧性。即表硬里韧表硬里韧。适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。 0.40.5%C的中碳钢的中碳钢 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降；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。含碳量过高，心部韧性下降。 铸铁铸铁 提高其表面耐磨性。提高其表面耐磨性。机床导轨机床导轨表面淬火齿轮表面淬火齿轮工艺：工艺： 对于结构钢为对于结构钢为调

28、质调质或或正正火火，前者性能高，用于，前者性能高，用于要求高的重要件，后者要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。用于要求不高的普通件。目的目的: : 为表面淬火作组织准为表面淬火作组织准备；备； 获得最终心部组织。获得最终心部组织。 回火索氏体索氏体预备热处理采用低温回火，温度不高于采用低温回火，温度不高于200。回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。耐磨性。表面淬火后的回火表层组织为表层组织为M回回；心部组织为；心部组织为S回回(调质调质)或或F+S(正火正火)。表面淬火+低温回火后的组织感应加热：感应加热：利用交变电流在工件利用交变电流在工

29、件表面感应巨大涡流，使工件表面表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。迅速加热的方法。表面淬火常用加热方法感应加热表面淬火示意感应加热表面淬火示意图图 11工件；工件； 22感应线圈；感应线圈； 33淬火喷水管；淬火喷水管；44加热淬火层加热淬火层 特点：特点：（1）加热速度快。 （2）淬火质量好。 （3）淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化，适用于大批量生产。 火焰加热火焰加热: : 利用乙炔火焰直接加热利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。量不易控制。11火焰烧嘴；火焰烧嘴； 22喷水喷水管；管；33淬硬层；淬硬层； 4 4工工件件

30、 特点：特点：加热温度及淬硬层深度不易控制，易产生过热和加热不均匀，淬火质量不稳定。不需要特殊设备，适用于单件或小批量生产。 激光表面热处理激光表面热处理激光热处理激光热处理: : 利用高能量密度的激光对工件表利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。面进行加热的方法。效率高，质量好。化学热处理是将钢件放在一定的活性介质中加化学热处理是将钢件放在一定的活性介质中加热和保温，使一种或几种活性原子渗入其表面，热和保温，使一种或几种活性原子渗入其表面，改变表面的化学成分和组织，从而改善表面性改变表面的化学成分和组织，从而改善表面性能的热处理工艺。能的热处理工艺。进行的条件：进行的

31、条件：渗入元素的原子必须是活性渗入元素的原子必须是活性原子，而且具有较大的扩散原子，而且具有较大的扩散能力；能力；零件本身具有吸收渗入原子零件本身具有吸收渗入原子的能力，即对渗入原子有一的能力，即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合，定的溶解度或能与之化合，形成化合物。形成化合物。化学热处理的过程化学热处理的过程分解分解 吸收吸收 扩散扩散 化学介质在高温化学介质在高温下释放出待渗的下释放出待渗的活性原子活性原子活性原子被零活性原子被零件表面吸收和件表面吸收和溶解溶解活性原子由零件活性原子由零件表面向内部扩散，表面向内部扩散，形成一定的扩散形成一定的扩散层层与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢

32、的表与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。层组织，还改变其化学成分。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为：根据渗入的元素不同，化学热处理可分为： 渗碳、渗碳、氮化、氮化、碳氮共渗。碳氮共渗。可控气氛渗碳炉可控气氛渗碳炉渗碳回火炉渗碳回火炉是指向钢的表面渗入碳原子的过程。是指向钢的表面渗入碳原子的过程。渗碳目的渗碳目的提高工件表面硬度、提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好同时保持心部良好的韧性。的韧性。渗碳用钢渗碳用钢为含为含0.10.25%C的低碳钢

33、，碳高则的低碳钢，碳高则心部韧性降低。心部韧性降低。 经渗碳的机车从动齿轮1 1. .钢的渗碳钢的渗碳气体渗碳法示意图(a)气体渗碳法将工件放入密封炉内，将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗在高温渗碳气氛中渗碳；碳；渗剂为气体渗剂为气体 ( (煤气、煤气、液化气等液化气等) )或有机液体或有机液体( (煤油、甲醇等煤油、甲醇等) )；优点优点: : 质量好质量好, , 效率高；效率高；缺点缺点: : 渗层成分与深渗层成分与深度不易控制。度不易控制。渗碳方法渗碳方法(c)真空渗碳法l 将工件放入真空渗碳炉中，抽将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳；真空后通入渗碳气体加热渗碳；l

34、 优点优点: : 表面质量好表面质量好, , 渗碳速度快。渗碳速度快。真空渗碳炉(b)固体渗碳法将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳；将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳；渗剂为木炭；渗剂为木炭；优点：操作简单；优点：操作简单；缺点：渗速慢，劳动条件差。缺点：渗速慢，劳动条件差。渗碳温度：为渗碳温度：为900950。 每保温每保温1小时，厚度增加小时，厚度增加0.20.3mm； 渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：渗碳层厚度（由表面到过度层一半处的厚度）：一般为一般为0.52.5mm。低碳钢渗碳缓冷后的组织低碳钢渗碳缓冷后的组织l渗碳层表面含碳量：渗碳层表面含碳量：以以0

35、.851.05为最好。为最好。l渗碳缓冷后组织：渗碳缓冷后组织：表层为表层为P+Fe3C； 心部为心部为F+P；中间；中间为过渡区。为过渡区。渗碳后的热处理渗碳后的热处理目的：为了充分发挥渗碳层的作用，使零件表目的：为了充分发挥渗碳层的作用，使零件表面获得高硬度和高耐磨性，心部保持足够的强面获得高硬度和高耐磨性，心部保持足够的强度和韧性。度和韧性。渗碳后的热处理示意图渗碳后的热处理示意图直接淬火 一次淬火 二次淬火淬火方法：淬火方法：预冷淬火法：渗碳后预冷到略高于预冷淬火法：渗碳后预冷到略高于Ar1温度温度(830850)直接淬火；直接淬火；一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热(略高于略高于Ac3或或Ac1)淬淬火；火；二次淬火法：即渗碳缓冷后第一次加热为心部二次淬火法：即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+3050，细化心部；第二次加热为，细化心部；第二次加热为Ac1+3050，细化表，细化表层。层。渗碳后的热处理示意图渗碳后的热处理示意图渗氮是指向钢的表面渗入氮原子的过程。渗氮是指向钢的表面渗入氮原子的过程。井式气体氮化炉井式气体氮化炉l为含为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢；的中碳钢；渗氮工艺渗氮工艺 500600 2050h 0.30.5mm渗氮用钢渗氮用钢2 2. .钢的渗氮钢的