热处理工艺ppt课件.ppt

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1、,铜棒 24 mm,如何消除拉拔过程中的硬化现象？,电缆线 0.15 mm,切削件的硬度在170230HB范围内，切削性能较好。,刀具具有较高的韧性时，不容易发生崩刃。,切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？,如何消除加工过程中产生的内应力？,20世纪初，英军在印度贮存的黄铜弹壳，每当雨季就频繁发生大量裂缝，当时称之为季裂。,第三节 钢的普通热处理工艺,预备热处理的作用是消除锻造的缺陷，如晶粒粗大、内应力、缺陷组织等，同时调整硬度，为后续的切削做准备。退火;正火；调质最终热处理的作用是使材料具有使用状态下的性能，如强度、硬度等。淬火;回火；表面热处理,为什么将其安排在铸/锻造与 切

2、削加工之间呢?,为什么退火与正火有着非常广泛的应用?,在一个零件的加工路线中，热处理起着很重要的作用，一般有两种情况，如一个齿轮：下料-锻造-预备热处理（退火或正火）-铣齿-最终热处理（淬火回火）-精加工（磨削）,一、钢的退火,1、退火：将钢加热到适当温度（临界温度以上3050），保温一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺。2、目的为后续加工和最终热处理作好组织准备 1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；2）细化晶粒，消除组织缺陷；3）消除内应力。,第三节 钢的普通热处理工艺,3 退火种类,第一类退火是不以组织转变为目的的退火工艺方法。,工艺特点：通过控制加热温度和保温时间使钢由冶金及冷、

3、热加工过程中产生的不平衡状态如成分偏析、冷变形强化、内应力等过渡到平衡状态。,扩散（均匀化）退火、再结晶退火、去应力退火。,钢的退火工艺种类很多，根据热处理目的不同，可将退火工艺分为两大类。,工艺特点：通过控制加热温度、保温时间及冷却速度等工艺参数，来改变钢中的珠光体、铁素体、渗碳体等组织形态及分布，从而改变其性能，如降低硬度、提高塑性、细化晶粒、改善机械加工性能等。,第二类退火是以改变组织与性能为目的的退火工艺方法。,完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等。,1）完全退火,定义：将钢加热Ac3以上30-50C,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到600C以下，出炉空冷。组织：细小而均

4、匀的平衡组织（铁素体+珠光体）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适用范围：亚共析钢。,600,完全退火组织,问题：亚共析钢（共析钢）的平衡状态组织？,45钢的完全退火组织（F+P）200X,完全退火全过程所需时间非常长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要数十小时，甚至数天的时间。,缺 点：,低碳钢为什么不能用完全退火？过共析钢能采用完全退火吗？,注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。,网状渗碳体

5、,2）球化退火,定义：将钢加热到 Ac1+(3050)，保温后随炉缓冷至600 C，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒弥散分布在铁素体基体中）,球化退火的目的：1、降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。如T10钢经球化退火后，硬度由255321HBS降到197HBS。从而改善切削加工性能；2、获得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。适用范围：主要用于过共析钢、合金工具钢。,球状珠光体,对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状.,应注意的是,3）扩散退火（均匀化退火

6、）,定义：将钢加热到Ac3以上150-300 C，保温10h15h后随炉缓冷。目的：使钢中的化学成分和组织均匀化。适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻坯。,偏析存在形式及危害 铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、微气泡和气孔 造成偏析。偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产生组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。,工件经扩散退火后，奥氏体的晶粒十分粗大，必须进行完全退火或正火处理来细化晶粒。由于扩散退火温度高、时间长，生产成本高，一般不轻易采用。只有一些优质的合金钢和偏析较严重的合金钢铸件才使用这种工艺。,应注意的是,4）去应力退火,定义：将钢加热到Ac1以下（一般约为

7、500600 C），保温后随炉缓冷至200300 C出炉空冷，又称低温退火。目的：消除铸件、锻件、焊接件和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残余内应力。（没有发生组织变化）适用范围：用于所有的钢。,5）等温退火,加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。对于亚共析钢可代替完全退火，对于过共析钢可代替球化退火。,时间,温度,空冷,等温退火工艺图,6)再结晶退火适用：存在加工硬化的冷变形金属目的：消除加工硬化，降低硬度，改善切削加工性能；提高延展性（塑性）及压延成型性能。加热温度：T再+

8、150250，一般钢材再结晶退火温度650 700。,再结晶：冷变形金属加热至一定温度时，将开始形成一些位向与变形晶粒不同、内部缺陷较少的等轴小晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形金属中扩展长大，直到冷变形金属组织完全消失为止的过程。随着加热温度增加，其组织和性能的变化过程可分为回复、再结晶、及晶粒长大三个阶段。其示意图如下：,退火,第三节 钢的普通热处理工艺,二、钢的正火,把钢零件加热到临界温度以上3050,保温一定时间,然后在空气中冷却的热处理工艺。,临界温度：Ac3或Accm+30-50,组织：S+（F或Fe3C）,正火的应用：,（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。

9、,（3）用于过共析钢，消除网状Fe3C，有利于球化退火的进行。,（1）用于普通结构零件，作为最终热处理，正火可以细化晶粒，使组织组织均匀化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以用正火作为最终热处理。,正火与退火的选择,（2）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 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一般金属的硬度在HB170230范围内，切削性能较

10、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。,正火,第三节 钢的普通热处理工艺,三、钢的淬火,淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间后，快速冷却的热处理工艺。目的：1、提高钢的硬度及耐磨性（如工具、轴承等要求高耐磨性的零件）。2、获得良好的综合机械性能（中碳钢经淬火+高温回火可获得强、韧兼备组织；各种弹簧都要求强度高、弹性好，一般用高碳钢制作，经淬火+中温回火后，弹性大大提高）。,1、碳钢 亚共析钢,淬火温度为Ac3+30-50。,(

11、一)、淬火温度,图 碳钢的淬火加热温度范围,亚共析钢淬火组织：0.5%C时为M0.5%C时为M+A。,65MnV钢(0.65%C)淬火组织,45钢(含0.45%C)正常淬火组织,共析钢淬火温度为Ac1+30-50；淬火组织为M+A。,图 碳钢的淬火加热温度范围,过共析钢淬火温度:Ac1+30-50.温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大、A量增多,使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。淬火组织:M+Fe3C颗粒+A。(预备组织为P球),T12钢（含1.2%C）正常淬火组织,总结,(二)淬火冷却介质,为得到马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度Vk。但这

12、必然会产生很大的内应力，往往会引起工件变形和开裂，为此人们提出了理想的淬火冷却曲线。,在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体类型组织的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖”温度附近则必须快冷，以躲开“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变；而在Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。,淬火冷却介质,水、含盐水溶液、油、盐浴、碱浴等。,到目前为止，在实际生产中还没有找到符合这一理想曲线的冷却介质。,现有淬火介质有：,常用淬火介质,水：冷却能力较强，中温够快，低温不够慢用于碳钢。,油：冷却能力较低，中温不够快，低温够慢用于合金钢。,盐、碱浴：冷却能力介于上两者之间，用于要求变形较小的合金钢小件。,（

13、四）常用淬火方法,1单液淬火法工件在一种介质中连续冷却到室温的操作方法。如水淬，油淬。,2双液淬火法在Ms以上，在冷却能力较强的介质中冷却，接近Ms时转入冷却能力较弱的介质中冷却，如水淬油冷法，以防在马氏体相变时开裂。,3、分级淬火法在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。优点：操作简单。可有效防止应力和开裂。缺点：需要盐浴炉适用：适用于尺寸较小(1012mm的碳钢或2030mm的合金钢)，要求变形小、尺寸精度高的工件如刀具、模具等。,组织：获得马氏体和残余奥氏体。,4 等温淬火法将钢件淬入稍高于MS温度的硝盐浴或碱浴中，保温足够时间，使其发生下贝氏体转变，随后在空气中冷却。

14、组织：获得下贝氏体。,5 冷处理冷处理：将淬火冷至室温的零件继续深冷至Mf以下的致冷剂中，保持一段时间，使残余奥氏体充分转变成马氏体的操作方法。目的：为了减少钢中的残余奥氏体以获得最大数量的马氏体，防止工件在保存或使用中发生组织转变。,中国在春秋晚期已掌握冶铁技术。战国时期，冶铁业已逐渐盛行，到了晚期，不仅能炼出高碳钢，并掌握了淬火技术，于是开始进入以铁兵器代替铜兵器的时代。战国晚期还出现了铁制铠甲。,网带式淬火炉,淬透性是钢的主要热处理性能。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。,（四）、钢的淬透性,1、淬透性的概念,淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来

15、表示。,淬透性：钢在奥氏体化后淬火时获得马氏体而不形成其它组织（珠光体等）的能力。淬透性大小用淬透层深度表示，淬透层深度由钢的表面至内部马氏体组织占50处的距离来表示。淬透层越深，钢的淬透性越好。,二 钢的淬透性,（一）淬透性、淬硬性的定义及影响因素,钢的淬透性取决于其临界冷却速度Vk，临界冷却速度Vk越小，则奥氏体越稳定，钢的淬透性越高。Vk取决于C曲线的位置，C 曲线越靠右，Vk越小。,2影响淬透性的因素 VK，C曲线,影响C曲线的因素,第三节 钢的普通热处理工艺,淬透性不同的钢材淬火后沿截面的组织和力学性能差别很大。,3淬透性的应用,完全淬透的工件，整个截面上的性能均匀一致，如未淬透，截

16、面各处的性能不均匀。淬透性小，淬硬层就浅，其承载能力就弱，所以，选材和制定热处理工艺要注意钢材的淬透性，有以下几种情况：,（1）大截面、动载荷及交变载荷下工作的重要零件，选淬透性好的钢材。如：锻锤、大电机轴、连杆螺栓、拉杆等；（2）承受弯曲、扭转应力的零件，受力在表层，心部不要求高硬度，选淬透性一般的钢材；（3）形状复杂或对变形要求严格的零件，为减小变形，防止开裂，选选淬透性较好的钢材，以便选冷却能力较弱的淬火介质或双介质淬火。,（五）、钢的淬硬性,淬硬性：是指钢在理想条件下淬火成马氏体后所能达到的最高硬度。,影响钢的淬硬性的因素主要取决于钢含碳量。,低碳钢淬火的最高硬度值低，淬硬性差；高碳钢

17、淬火的最高硬度值高，淬硬性好。,第三节 钢的普通热处理工艺,淬透性与淬硬性？,淬透性是钢淬火时获得M的能力！取决于VK（上临界冷却速度）,淬硬性是钢淬火获得M的硬度！取决于M中C%,淬透性与具体工件的淬透深度？,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，受淬透性、工件尺寸、冷却介质等的影响。,淬硬性与淬透性之间的关系:,第三节 钢的普通热处理工艺,为了获得要求的强度、硬度、塑性与韧性，以满足零件的使用要求。,淬火钢一般不能直接使用，必须进行回火。,淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，

18、并存在内应力，零件容易变形和开裂。,淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织在零件工作过程中会发生分解，导致尺寸的变化。这对于精密零件是不允许的。,（二）淬透性的测定及表示方法,1.临界淬透直径法,钢在某种介质中淬火时心部获得半马氏体的最大直径，称为临界淬透直径，用D0表示。,2.末端淬火法,将标准试样按规定淬火温度加热后置于试验机支架上对其末端喷水淬火，在统一的冷却条件下冷却后测定离末端不同距离的硬度，绘制硬度与末端距离的关系曲线。如图：,直径为10 mm 的共析钢小试样加热 Ac+60，用图1-6 所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。,答：a M+A单液淬火

19、b M+A分级淬火c T+M+A油冷淬火d 下B 等温淬火e S 正火f P 完全退火g P 等温退火,亚共析钢 连续冷却转变,炉冷 F+P空冷 F+S油冷 T+M水冷 M,过共析钢 连续冷却转变,炉冷 P+Fe3C空冷 S+Fe3C油冷 T+M+A水冷 M+A,四、钢的回火,一、定义：将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺。,二、目的：消除淬火应力，降低脆性；稳定工件尺寸；调整淬火零件的力学性能。,三、回火的种类按回火温度的不同，回火可分以下三种：,第三节 钢的普通热处理工艺,三、淬火钢回火时组织与性能的变化,四阶段,第一阶段T200M分解,第二

20、阶段 T(200,300)残余A转变,第三阶段 T(300,400)碳化物析出,第四阶段 T400 Fe3C的聚集长大与F的再结晶,第一阶段：马氏体的分解 T200,C有一定的扩散能力，马氏体中过饱和的碳以亚稳定的-碳化物(Fe2.4C，正交晶格)形式析出，弥散分布、极细、粒状，马氏体的过饱和度减小。,组织：回火马氏体组织（M回）低度过饱和固溶体高度弥散相的混合物。,晶格畸变程度下降，淬火内应力减少,回火马氏体基本保留了淬火马氏体的力学性能,2023/1/15,63,可编辑,第二阶段：残余奥氏体的转变(200300),组织仍主要是回火马氏体,钢的硬度降低并不显著，屈服强度略有上升。,淬火应力进

21、一步降低,C的扩散能力增强，碳化物的析出M分解使得体积 残A受到的压力，A残B下。M的碳质量分数降为wc=0.15%0.20%，,第三阶段：碳化物析出(300400),碳的扩散能力继续增加：C 从过饱和的-Fe中析出铁素体M 消失 不稳定的-(Fe 2.4 C)Fe3C；,淬火时晶格畸变所造成的内应力大大消除。,组织为：回火屈氏体组织（T回）针状铁 F 细颗粒状的Fe3C的混合物。,钢的硬度、强度降低，塑性、韧性上升,铁素体基体内分布着极细小的渗碳体（球状颗粒）,第四阶段：渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶T400,回火温度高于400时，渗碳体球将逐渐聚集长大，形成较大的粒状渗碳体，回火温度越高，

22、球粒愈粗大；当回火温度上升到500600，铁素体逐渐发生再结晶，使针状铁素体转变为多边形铁素体；,组织为：回火索氏体组织（S回）等轴状的F+球状Fe3C的混合物。,钢的强度、硬度进一步下降，塑性、韧性进一步上升,不同含碳量钢的硬度随回火温度升高而降低,35钢力学性能与回火温度的关系,随回火温度提高，淬火钢性能总的变化规律是：强度、硬度下降，塑性、韧性上升,回火后钢的的组织,马氏体,四、回火的种类,1、低温回火（150-250）C 组织：M回(过饱和固溶体+碳化物)目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火力，减少钢的脆性。硬度为58-64HRC。应用：适用于高碳钢和合金钢制作的各类刀具、模具

23、、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件。,如T12钢锉刀采用760水淬+200回火。,回火M,2、中温回火（350-500）C 组织：T回(F针状Fe3C细颗粒状)。目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称弹性处理。硬度为35-50HRC.应用：弹性零件及热锻模具等。,第三节 钢的普通热处理工艺,回火T,如65钢弹簧采用840油淬+480回火。,3、高温回火（500-650）C 组织：S回(F等轴状+Fe3C球状)目的：获得良好的综合力学性能。硬度为HRC25-35.应用：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。淬火+高温回火=调质处理,回火S,如45钢小轴采用830水淬+600回火。,淬火加回

24、火工艺曲线图,温度,时间,500650,350500,150250,低温回火 中温回火 高温回火,调质处理,Ac3+40,淬火阶段,回火阶段,（五）、回火脆性,淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称回火脆性。,1、第一类回火脆性又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350回火时出现的脆性。,这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。回火时应避开这一温度范围。,2、第二类回火脆性又称可逆回火脆性。是指淬 火钢在500-650范围内回 火后缓冷时出现的脆性.回火后快冷不出现，是可逆的。防止办法：回火后快冷

25、。加入合金元素W(约1%)、Mo(约0.5%)。该法更适用于大截面的零部件,第三节 钢的普通热处理工艺,钢的回火,第三节 钢的普通热处理工艺,根据与C曲线交点位置判断转变产物,P,均匀A,细A,等温退火,P,P,退火,(炉冷),正火,(空冷),S,淬火,(油冷),T+M+A,等温淬火,B下,M+A,分级淬火,M+A,淬火,(水冷),M回,150-250,T回,350-500,S回,500-650,?,?,?,?,M,T+S回,S,T+B下+M+A,共析钢过冷奥氏体转变产物,1、现将3块碳质量分数均为0.77%的碳钢试样加热到780保温后，分别以不同方式冷却至室温，如图所示，请回答下列问题：,（

26、1）：a点组织为_ b点组织为_ c点组织为_ d点组织为_（2）：按曲线2和曲线3冷却后得到的组织_，其中曲线_的淬火应力大。（3）：曲线_为双介质淬火。,（1）a：索氏体+过冷奥氏体 b：索氏体 c：马氏体+残余奥氏体d:马氏体+残余奥氏体（2）：相同 3（3）：2,2、将两块T8钢试样加热到770保温，然后以不同方式1、2冷却。冷却曲线为图示，指出a、b、c、e、f点处组织名称及淬火工艺曲线。,a：_ b：_ c：_ d：_e：_ 曲线1与2，为淬火工艺的是曲线_.,a：过冷奥氏体 b：过冷奥氏体+珠光体c：珠光体 d：马氏体 e：马氏体+残余奥氏体 曲线1,（1）M+A残（2）B下+M

27、+A残（3）B下,3、T8钢C曲线为图示，试说明该钢经奥氏体化后，在300经不同时间等温后按图示（1）（2）（3）线冷却到室温所得到的组织。,（1）_（2）_（3）_,4、T8钢的C曲线如图所示，若该钢在620进行等温转变，并经不同时间保温后，按照图示的1、2、3、4线的冷却速度冷却至室温，试问各获得什么组织？,1：M+A残2：M+A残S3：S4:S,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。,化学热处理,表面淬火,对轴、齿轮、凸轮的机械性能要求,表面：硬，耐磨，耐疲劳,M,心部：塑，韧，耐冲击,F，P,解决思路：,选材,低淬透性材料,工艺,只改变表层组

28、织,同时改变表层组织、成分,表面热处理,一、表面淬火,1、定义：是一种不改变钢表层化学成分，但改变表层组织，且心部组织不发变化的热处理工艺。2、工艺特征：通过快速加热至淬火温度，使钢的表层奥氏体化，然后急冷以大于Vk的速度冷却，使表层形成马氏体组织，而心部仍保持不变。,感应加热表面淬火,感应加热表面淬火齿轮的截面图,3、表面淬火应用: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、火焰加热、电接触加热法等。,火焰加热,（一）感应加热表面淬火,1原理 交变磁场感应电流工件电阻加热，集肤效应表面加热,2、感应加热表面淬火的分类l）高频感应加热表面淬火：

29、常用频率为200300kHz，淬硬层深度一般为0.52mm；主要用于要求淬硬层较浅的中小型钢件（如小模数齿轮、中小型轴等）的表面淬火。,2、感应加热表面淬火的分类2)中频感应加热表面淬火：常用频率为2.58kHz，淬硬层深度一般为2 10mm；它主要用于淬硬层要求较深的钢件（如直径较大的轴类和中等模数的齿轮、大模数齿轮单齿等）的表面淬火。,2、感应加热表面淬火的分类3）工频感应加热表面淬火常用频率为50Hz，淬硬层深度可达10 15mm；它主要用于要求深淬硬层的大直径钢件（如轧辊、火车车轮等）的表面淬火。,3、感应加热表面淬火的特点a.加热速度快 几秒几十秒;b.加热时实际晶粒组小，淬火得到极

30、细马氏体，硬度，脆性;c.残余压应力提高寿命;d.不易氧化、脱碳、变形小;e.工艺易控制，设备成本高.,4、感应加热表面淬火用钢中碳钢、低合金中碳钢，40，45，40Cr,5、感应淬火零件的一般工艺路线：锻造 正火或退火 机加工 调质 半精加工 感应淬火 低温回火 磨削加工,感应淬火的基本原理、分类及应用,齿轮感应淬火的操作,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,齿轮高频淬火的过程,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,（二）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。,火焰加热

31、表面淬火,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,二、化学热处理,1、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。,20MnSi 930渗碳10h后硬度,二、化学热处理,2、化学热处理的基本过程:分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。2CO CO2+C吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩散层。,3、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

32、,形成化合物。,4、化学热处理的种类:,渗碳、渗氮、碳氮共渗可提高钢的表面硬度、耐磨性及疲劳强度；渗B、渗Cr可提高表面耐磨性和耐蚀性；渗Al、渗Si可提高耐热抗氧化性；渗S可提高减摩性。,（一）钢的渗碳,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。,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,气体渗碳法,将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。渗剂为气体(煤气、液化气等)或有机液体(煤油、甲醇等)。优点:质量好,效率高；缺点:渗层成分与深度不易控制。,气体渗碳法,将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛

33、中渗碳。渗剂为气体(煤气、液化气等)或有机液体(煤油、甲醇等)。优点:质量好,效率高；缺点:渗层成分与深度不易控制。,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。固体渗碳剂是木炭和l0一20碳酸盐温合物。碳酸盐的成分以碳酸钡为主，另加少量碳酸钠、碳酸钙。其中，木炭提供渗碳过程所需要的活性碳原子，碳酸盐则起着催化作用，促进产生更多的活性碳原于渗入工件表面。优点：操作简单；缺点：渗速慢，劳动条件差。,2C+O2 2CO 2CO C+CO2,真空渗碳法,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。优点:表面质量好,渗碳速度快。,真空渗碳炉,5、工艺:加热温度为900950;渗

34、碳时间一般为39小时;,6、渗碳后的组织:,共析区,过共析区,心部,亚共析区,预冷淬火法：渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。二次淬火法：即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+30-50，细化心部；第二次加热为Ac1+30-50，细化表层。,7、渗碳后的热处理工艺,8、热处理后的组织,9、常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。,10、渗碳的工序位置,下料,锻造,正火,机械粗加工、半精加工,磨削,渗碳,淬火、低温回火,气体渗碳炉的构造,化学热处理的基本过程,渗碳操作,二、钢的渗氮,1、定义:向钢的表面渗入氮原

35、子的过程。2NH33H2+2N,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。,井式气体氮化炉,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：35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌钢)等。,渗碳与渗氮的工艺特点,9、渗氮的工序位置,下料,锻造,退火,机械粗加工,调质,机械精加工,去应力退火,渗氮,粗磨,精磨或研磨,不需渗氮部位镀锡或镀镍保护，渗氮后磨去。,钢的渗氮处理,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,（三）钢的碳氮共渗-氰化处理,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:,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,2023/1/15,126,可编辑,