钢的表面热处理工艺ppt课件.ppt

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1、钢的表面热处理工艺,表面淬火化学热处理,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 ),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。,2) 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。,3)表面淬火用钢:,选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。,4)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

2、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。,二.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

3、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

4、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。,固体渗碳法示意图,气体渗碳法示意图,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:,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,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,F+P,M回+Fe3C+A残,低碳钢,9)常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4

5、WA等。,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 ),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

6、 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。,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。,越王勾践剑,春秋晚期越国青铜兵器,出土于湖北江陵楚墓。 长55.7厘米， 剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。,渗碳与渗氮的工艺特点,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:,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,20Cr2Ni4A钢高温碳氮共渗淬火组织 ( 化染 ) 52 ,W18Cr4V钢碳氮共渗层组织 ( 化染) 650 隐针马氏体 + 合金碳化物 ; 从左至右含碳量逐步下降,