表面热处理及化学热处理.ppt
2.4.4 钢的表面热处理2.4.5 钢的化学热处理,2.4.4 钢的表面热处理工艺,感应加热火焰加热电接触加热电解加热,工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。,一.表面淬火(Surface Hardening),一)定义:是一种不改变钢表层化学成 分,但改变表层组织的局部热 处理工艺。,二)工艺特征:通过快速加热使钢的表 层奥氏体化,然后急冷,使表层 形成马氏体组织,而心部仍保 持不变。,三)表面淬火用钢:,选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。,四)表面淬火加工的方法:感应加热(高、中、工频)、火 焰加热、电接触加热法等。,1.感应加热表面淬火,1)感应加热的基本原理:,*感应电流-涡流,*集肤效应,2)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火 或调质处理,以保证零件有良好的 基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温 回火处理,以降低淬火应力和脆性。,3)生产特点:淬火件的质量好;工件变 形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易 控制;生产率高。设备投资大,不适 于复杂形状零件和小批量生产。,2.火焰加热表面淬火,1)火焰加热表面淬火的基本方法,2)火焰加热表面淬火的特点:,*设备简单,操作方便,成本低。*淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生产。,2.4.5 化学热处理(Chemical Heat Treatment),一)定义:将零件置于一定的化学介质 中,通过加热、保温,使介质 中一种或几种元素原子渗入 工件表层,以改变钢表层的化 学成分和组织的热处理工艺。,二)化学热处理的基本过程:,2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶 解。,3.扩散:活性原子由零件表面向内部扩 散,形成一定的扩散层。,三)化学热处理进行的条件:,1.渗入元素的原子必须是活性原子,而 且具有较大的扩散能力。,2.零件本身具有吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的溶解度或能 与之化合,形成化合物。,四)化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮 共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。,1.钢的渗碳(Carburize of steel),1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。,2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。,3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。,4)方法:固体、气体、液体渗碳。,5)工艺:加热温度为900950;渗碳时间一般为39小时;,6)渗碳后的组织:20CrMnTi,7)渗碳后的热处理工艺,淬火,7)渗碳后的热处理工艺,8)热处理后的组织,低碳M回+F,M回+Cm+A残,低碳合金钢,低碳M回+F,M回+Fe3C+A残,低碳钢,9)常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。,2.钢的渗氮(Nitridation of steel),1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。,2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。,3)用钢:,中碳合金钢。,4)方法:气体渗氮。,5)工艺:加热温度500600;保温时间0.30.5mm/2050h。,6)热处理特点:渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。,7)渗氮处理后的组织 表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。,8)常用的钢种:35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA(氮化王牌钢)等。,渗碳与渗氮的工艺特点,3.钢的碳氮共渗-氰化处理(Carbonitriding of steel),1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原 子的过程。,2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。,3)方法:,固体碳氮共渗,气体碳氮共渗,液体碳氮共渗,高温,中温,低温,4)工艺:,4.钢铁的氧化和磷化1）钢铁的氧化 钢铁的氧化处理又称发蓝、发黑，指将钢铁件放入苛性钠、亚硝酸钠的溶液中处理，使其表面生成一层氧化膜，膜层一般呈蓝黑色或深黑色。含硅量较高的呈灰褐色和黑褐色。为提高氧化膜的耐蚀性，可在发蓝后浸油或经磷酸盐或重铬酸盐处理。2）钢铁的磷化 钢铁的磷化是指钢铁在某些酸性磷酸盐为主的溶液中处理，使其表面沉积形成一层不溶于水的磷酸盐转化膜的过程。磷化层呈灰色和暗灰色的结晶状态，厚度为150微米。耐蚀能力为发蓝的210倍。,END！,20钢渗碳缓冷组织(化染)580 表层珠光体+网状渗碳体;中层珠光体;内层铁素体+珠光体,20CrMnTi 钢渗碳层组织(化染)320 渗碳体(白色块状)+高碳M(兰色针状)+残余A(棕黄色),38 CrMoAl 气体渗氮层组织(化染)650 黄色区:(Fe2-3N)+(Fe4N);红色区:(Fe4N);蓝绿色区:含氮索氏体+脉状氮化物;绿黄色区:索氏体基体。,20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织(化染)100 针状M+残余A;混合M+残余A;板条M+针状M,20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织,固体渗碳法示意图,气体渗碳法示意图,
