钢的热处理专题教学PPT.ppt
6钢的热处理（3）,6-7钢的表面淬火,一、感应加热表面淬火集肤效应:电流频率越高,涡流集中的表面层越薄.500/,感应加热设备,高频感应加热淬火 200300KHz 0.50.2mm 中小模数齿轮、中小尺寸轴类中频感应加热淬火 2500800Hz 210mm 大中模数齿轮、较大尺寸轴类工频感应加热淬火 50Hz 1015mm 大直径轧辊、火车车轮,适用材料：中碳钢、中碳合金钢 45 40Cr 40MnB 预先处理：正火或调质感应加热表面淬火特点过热度大（Ac3以上80150），得到细 隐晶马氏体，硬度高2HRC3HRC。残余压应力，提高疲劳强度。氧化脱碳少，变形小。温度、淬硬层易于控制。,传动轴淬火,斧子淬火,齿轮、链轮淬火,大模数齿轮单齿淬火,工件内孔淬火,感应加热表面淬火件的技术条件,1、表面硬度 P119表5-12、淬硬层深度 表5-23、预先热处理要求(调质/正火),二、火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火特点,设备简单、成本低、灵活性大。淬硬层26mm，太深易过热，质量较难控制。单件、小批量生产，大型零件表面淬火。,6-8 钢的化学热处理,将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素深入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能的工艺。渗碳渗氮碳氮共渗,一、渗碳,目的：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。心部仍保持良好的塑性和韧性。应用：磨损和较大冲击载荷的零件。（齿轮、活塞销、套筒）,活塞销,渗碳方法气体渗碳介质：煤油、苯、甲醇煤气、天然气反应：2CO CO2+CH2+CO H2O+CCnH2n nH2+nC,气体渗碳炉,固体渗碳介质：木炭、碳酸盐（BaCO3 Na2CO3）反应：BaCO3 BaO+CO2CO2+C 2CO2CO CO2+C特点：设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差，质量不易控制。,渗碳用钢,C：0.080.25%，对于要求较高或较大截面的零件，含碳量达0.30%。低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时间渗碳晶粒易于长大，重要零件(如汽车、拖拉机齿轮等)都用低碳合金渗碳钢。合金渗碳钢中常加入Cr、Ni、Mo、W、V、Mn、B和Ti等元素。,常见的防渗方法,预留余量切除法涂料法镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为0.020.04mm的铜层，可以比较可靠的防止碳的渗入。,齿轮轴防渗涂层,渗碳工艺温度：900950时间：决定于渗层厚度要求（124页表）,低碳钢渗碳缓冷后的显微组织,过共析,共析,亚共析,渗碳层厚度,碳钢：表面到过渡层一半处。过渡层：出现铁素体开始至心部原始组 织为止。合金钢：表层至心部原始组织。,渗碳后的热处理,直接淬火工艺简单、生产效率高。节约能源、成本低。脱碳倾向小。组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。变形较大。为了减少淬火时的变形,渗碳后常将工件预冷到830850后淬火。适用于本质细晶粒钢。,渗碳后的热处理示意图,一次淬火心部要求高的合金钢，略高于心部Ac3；受载不大但表面性能要求高的零件，Ac1以上3050。适用本质细晶粒钢。,二次淬火力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢；第一次，Ac3以上3050，改善心部组织，消除表面网状二次渗碳体；第二次，Ac1以上3050，表层获得细马氏体和均匀分布的粒状渗碳体；工艺复杂，生产率低，成本高，变形大，只用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。,渗碳件的一般工艺路线,锻造正火机械加工渗碳 局部镀铜淬火+低温回火精加工,钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能,组织：表层 高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体；心部 低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体）表面硬度高，58HRC64HRC，耐磨性好；心部韧性好，硬度较低。未淬硬：137HB183HB 淬 硬：30HRC45HRC疲劳强度高。图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中不允许硬度高的部位应注明。,二、渗氮,气体渗氮氨被加热分解出活性氮原子，氮原子被钢吸收并溶入表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。常用的氮化钢：35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA等。2NH3 3H2+2N,与渗碳相比特点：温度低（500600）时间长（20h50h），0.3mm0.5mm氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性,氮化件的组织和性能高硬度（1000HV1100HV），高耐磨性、热硬性（Fe4N,Fe2N）。表面压应力提高疲劳强度。温度低，变形小。耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）。,氮化用钢 35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA 等应用 发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、气轮机阀门耐磨性精度耐热耐蚀件。,汽缸套,精密丝杠,离子氮化,在低真空度的容器内，保持氮气的压强为（110）133.32Pa，在400700V的直流电压作用下，使电离后的电离子高速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表层。周期短，仅为气体渗氮1/31/4；表层不易形成白色脆性层。,离子氮化,三、碳氮共渗,工艺介质：煤油、氨气温度：830 850 时间：12h渗层：0.2mm0.5mm性能含氮马氏体耐磨性好。比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。,真空炉,6-9 热处理工艺缺陷与零件结构,一、热处理工艺缺陷及防止措施1）硬度不足或出现软点亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组织。冷却速度不足或冷却不均匀。淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却速度。,2）零件变形与开裂正确选材、合理设计。淬火前进行相应的退火或正火，细化晶粒、均匀组织。严格控制淬火加热温度。采用适当的淬火方法。淬火后立即回火。,二、热处理零件的结构工艺性,设计倒角避免厚薄悬殊形状对称,三、热处理工序位置的安排,退火、正火的工序位置毛坯生产 退火或正火 机械加工调质的工序位置 下料 锻造 正火（或退火）机械粗加工 调质 机械精加工,淬火的工序位置下料 锻造 正火（或退火）机械粗加工 淬火、回火 磨削感应加热表面淬火的工序位置下料 锻造 退火（正火）机械粗加工 调质 机械半精加工 感应加热表面淬火、低温回火 磨削,渗碳的工序位置下料 锻造 正火 机械粗加工 局部渗碳时其它部位镀铜 渗碳、淬火低温回火 磨削,
