钢的表面热处理PPT.pptx
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1、钢的表面热处理钢的表面热处理表面淬火:仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。表面淬火:仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。原理:通过快速加热,使钢的表层奥氏体化,在热量尚未充原理:通过快速加热,使钢的表层奥氏体化,在热量尚未充分传到零件中心时就立即予以冷却淬火,得到马氏体组织。分传到零件中心时就立即予以冷却淬火,得到马氏体组织。目的:使工件表面获得高硬度和高耐磨性,而心部保持较好目的:使工件表面获得高硬度和高耐磨性,而心部保持较好的塑性和韧性,以提高其在扭转、弯曲、循环应力或在摩擦、的塑性和韧性,以提高其在扭转、弯曲、循环应力或在摩擦、冲击、接触应力等工作条件下的使用寿命。冲击、接触应力等工作条件下
2、的使用寿命。一、表面淬火一、表面淬火适用:中碳钢、中碳合金钢。适用:中碳钢、中碳合金钢。方法:火焰加热表面淬火、感应加热表面淬、电接触加热表方法:火焰加热表面淬火、感应加热表面淬、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火。面淬火、激光加热表面淬火。(1 1)感应加热表面淬火)感应加热表面淬火1 1)感应加热基本原理感应加热基本原理利用感应电流通过工件所产生的热效应,使工件表面受到利用感应电流通过工件所产生的热效应,使工件表面受到局部加热,并进行快速冷却的淬火工艺。局部加热,并进行快速冷却的淬火工艺。特点:特点:加热速度快。加热速度快。淬火质量好。淬火质量好。淬硬层深度易于控制,易实现机械化淬硬层深
3、度易于控制,易实现机械化 和自动化,适用于大批量生产。和自动化,适用于大批量生产。2 2)感应加热表面淬火类型)感应加热表面淬火类型高频感应高频感应加热表面淬火加热表面淬火常用频率为常用频率为200200300 kHz300 kHz,淬硬层深度为,淬硬层深度为0.50.52 mm2 mm。用于淬硬层较薄的中、小模数齿轮和中、小尺寸轴类零件用于淬硬层较薄的中、小模数齿轮和中、小尺寸轴类零件等。等。中频感应加热中频感应加热表面淬火表面淬火常用频率为常用频率为250025008000 Hz8000 Hz,淬硬层深度为,淬硬层深度为2 210 mm10 mm。主要用于大、中模数齿轮和较大直径轴类零件等
4、。主要用于大、中模数齿轮和较大直径轴类零件等。工频感应加热表面淬火工频感应加热表面淬火电流频率为电流频率为50Hz50Hz,淬硬层深度为,淬硬层深度为lOlO20 mm20 mm。用于大直径零件(如轧辊、火车车轮等)的表面淬火和大用于大直径零件(如轧辊、火车车轮等)的表面淬火和大直径钢件的穿透加热。直径钢件的穿透加热。二、表面化学热处理二、表面化学热处理化学热处理化学热处理将工件置于一定温度的活性介质中保温,使将工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分、组织和一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。性能的热处理工艺。不仅改变
5、了钢表面的组织,而且表面层的化学成分也发生了不仅改变了钢表面的组织,而且表面层的化学成分也发生了变化,因而能更有效地改变零件表层的性能。变化,因而能更有效地改变零件表层的性能。根据渗入元素分类:渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属根据渗入元素分类:渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。等。化学热处理的基本过程化学热处理的基本过程分解分解 吸收吸收 扩散扩散 (1 1)钢的渗碳及其应用)钢的渗碳及其应用渗碳渗碳将钢件置于渗碳介质中加热并保温,使碳原子渗将钢件置于渗碳介质中加热并保温,使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。入工件表层的化学热处理工艺。目的:提高钢件表层的含碳量,淬火与回火后表面硬、心
6、目的:提高钢件表层的含碳量,淬火与回火后表面硬、心部韧。部韧。材料:低碳钢、低碳合金钢。材料:低碳钢、低碳合金钢。渗碳后处理:淬火及低温回火。渗碳后处理:淬火及低温回火。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碳渗碳淬火淬火+低温回火。低温回火。渗碳方法:固体渗碳法、液体渗碳法和气体渗碳法三种。渗碳方法:固体渗碳法、液体渗碳法和气体渗碳法三种。渗碳后的组织及热处理渗碳后的组织及热处理 低碳钢件渗碳后表层含碳量低碳钢件渗碳后表层含碳量0.850.851.051.05为最佳。表层为最佳。表层为过共析组织(珠光体和网状二次渗碳体),与其相邻为共为过共析组织(珠光体和网状二次渗碳体),与
7、其相邻为共析组织(珠光体),再向里为亚共析组织的过渡层(珠光体析组织(珠光体),再向里为亚共析组织的过渡层(珠光体和铁素体),心部为原低碳钢组织(铁素体和少量珠光体)和铁素体),心部为原低碳钢组织(铁素体和少量珠光体)工件的渗碳层深度取决于工件尺寸和工作条件,一般为工件的渗碳层深度取决于工件尺寸和工作条件,一般为0.50.52.5 mm2.5 mm。为使工件表面具有高硬度、高耐磨性,必须对渗碳工件进行为使工件表面具有高硬度、高耐磨性,必须对渗碳工件进行淬火和低温回火。淬火和低温回火。渗碳后常用的淬火方法渗碳后常用的淬火方法1 1)直接淬火)直接淬火工件从渗碳温度预冷到略高于心部工件从渗碳温度预
8、冷到略高于心部ArAr3 3的某一温度,立即放入的某一温度,立即放入水或油中。预冷是为了减少淬火应力和变形。水或油中。预冷是为了减少淬火应力和变形。大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点2 2)一次淬火)一次淬火第一次淬火是为了改善心部组织和消除表面网状二次渗碳体,第一次淬火是为了改善心部组织和消除表面网状二次渗碳体,加热温度为加热温度为AcAc3 3以上以上30305050。3 3)二次淬火)二次淬火第二次淬火是为细化工件表层组织,获得细马氏体和均匀分第二次淬火是为细化工
9、件表层组织,获得细马氏体和均匀分布的粒状二次渗碳体,加热温度为布的粒状二次渗碳体,加热温度为AcAc1 1以上以上30305050,二次,二次淬火法工艺复杂,生产周期长,成本高,变形大,只适用于淬火法工艺复杂,生产周期长,成本高,变形大,只适用于表面耐磨性和心部韧性要求高的零件。表面耐磨性和心部韧性要求高的零件。(2 2)钢的渗氮(氮化)钢的渗氮(氮化)渗氮渗氮:在一定温度,一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热:在一定温度,一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。处理工艺。目的:提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性。目的:提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性。l l)渗氮
10、用钢)渗氮用钢渗氮用钢一般是含有渗氮用钢一般是含有AlAl、CrCr、MoMo、TiTi、V V等合金元素的钢,这等合金元素的钢,这些元素能与些元素能与N N形成颗粒细小、分布均匀、硬度高的各种氮化物形成颗粒细小、分布均匀、硬度高的各种氮化物(CrNCrN、MoNMoN、AlNAlN),渗氮后工件表面有很高的硬度(),渗氮后工件表面有很高的硬度(100010001200HV1200HV,相当于,相当于72HRC72HRC)和耐磨性,因此渗氮后不需再)和耐磨性,因此渗氮后不需再进行淬火。进行淬火。2 2)常用渗氮方法)常用渗氮方法 气体渗氮:在有活性氮原子的气体中进行渗氮。气体渗氮:在有活性氮原
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