常用材料的热处理工艺课件.ppt

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1、常用材料的热处理工艺,制作：自动化-工程部时间：2016年5月6日,目录,热处理工艺的技术前景,2023/3/13,一.热处理的发展史及定义,中国古代热处理,材料热处理在中国有着悠久的历史，许多发明和技术在世界热处理史上处于遥遥领先的地位，其中不少成果还传播到了世界各地，对世界热处理技术的进步起到了直接的促进作用。,（1）人类自觉进行热处理最早事例：中国古代将火用于材料热处理是从新石器时代开始的，由于火，由于热处理，使粘土转变为经久、耐火、耐水的陶器；,唐三彩,彩陶,黑陶,白陶,瓷器,青花瓷,素三彩,（2）退火工艺的发明是人类金属热处理开端人类应用铜的历史可追溯到公元前7250年以前。早期的铜

2、及其合金不经过退火是不适宜进行大形变量加工的。铜及其合金容易发生加工硬化。中间退火产生再结晶使铜合金软化，以便进行进一步的加工，这一技术以后广泛应用于制造兵器和生活器具。,（3）固体渗碳制钢术,固体渗碳是采用将工件埋入固体渗碳物质中进行处理的工艺技术，它是最古老的热处理技术之一。中国固体渗碳处理大约开始于春秋时期，其年代大约在公元前7至前6世纪左右，是金属化学热处理的开端。,铜爵,青铜剑,戈,中国出土的西汉(公元前206公元24)中山靖王刘胜生前的佩剑,经过表面渗碳处理，获得心部柔韧表面硬化的良好使用性能，心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了表面热处理工艺渗

3、碳,天工开物叙述了古代制针用的渗碳剂和固体渗碳工艺以及制针工艺中间工序消除内应力的退火。书中还记载有锉刀翻新工艺的记载，说明齿尖已磨损的旧锉刀，先退火再用錾子划齿。,2023/3/13,热处理？,热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。,实际中的应用,齿轮采用正确的热处理工艺，如采用正火、回火、淬火、渗碳、渗氮，调质等方式中的一项或几项相结合，可使寿命比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高。,齿轮淬火,轴承采用适当的热处理方式，如：淬火、退火、回火等，可以提

4、高轴承的硬度、耐磨性、抗腐蚀性。,油钢或铬钢锯条采用直接油淬、低温回火、空冷，退火后加工成型，再淬火+低温回火等一系列热处理方式不但可以增强锯条的刚度还能增加韧性以及耐磨性和刀刃的锋利性。,刀经过淬火增强其硬度，再回火后提高耐磨性和刀刃的锋利性。,军刀,二.热处理的分类及工艺特点,热处理的分类,碳钢各种热处理工艺示意图,退火？,将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺。,使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。,普通热处理,降低硬度，提高塑性，便于切削加工,消除内应力，提高组织和成分的均匀化,细化晶

5、粒、为后续的热处理做组织准备,完全退火,等温退火,球化退火,扩散退火,去应力退火,再结晶退火,退火的种类有哪些？,完全退火(重结晶退火),将工件加热到Ac3+3050,保温后随炉冷却到500以下在空气中冷却退火工艺，主要用于亚共析钢。,真空退火炉,台车退火炉,所谓“完全”是指退火时钢的内部组织全部进行了重结晶。通过完全退火来细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火作好组织准备。,重结晶退火（完全退火）,多用于铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等。,等温退火,亚共析钢加热到Ac3+3050,共析、过共析钢加热到Ac1+3050，保温后快冷到Ar1以下的某一温度

6、下停留(待奥氏体转变为珠光体)，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢.,等温退火可使钢材组织均匀，硬度降低，防止产生白点，多用于中碳合金钢和某些高碳合金钢的重型铸锻件及冲压体等。（组织与硬度相比完全退火更为均匀）,等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷-HB207-229,等温退火的齿轮,球化退火,将工件加热到Ac1+30-50 保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于 Ar1 的温度下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。主要用过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。,其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并

7、为以后淬火作好准备。这种工艺有利于塑性加工和切削加工，还能提高机械韧性。尤其对于轴承钢、工具钢等钢种而言。,目的？,锉刀,量具，刃具,如在淬火前实施球化退火，即可获得下列效果：轴承钢淬火效果均一；减少淬火变形；提高淬火硬度；改善工件切削性能；提高耐磨性和抗点蚀性等轴承的性能。,工具钢淬火效果均一；抑制淬裂、淬弯等现象；提高耐磨性、刀刃锋利程度及使用寿命。,轴承钢,轴承,车刀,丝锥,铣刀,盘铣刀,方法是在材料不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓慢冷却的热处理工艺（也称均匀化退火）。,扩散退火,这种退火的目的是，为了减少金属铸锭、铸件或

8、锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性以达到改善钢的组织，提高钢的力学性能的目的。,扩散退火可以在专用退火炉内进行，也可以在开坯轧制之前的加热过程中进行。扩散退火加热温度很高，时间较长，消耗热量大而生产率低，只有在必要时才使用。因此，扩散退火多用于优质合金钢及偏析现象较为严重的钢或合金。,棒料,板坯,铸件,缺点：,去应力退火,去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工艺方法。其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力。,去应力退火工艺曲线,焊接完后有局部残余应力,变形件,焊接件,不同的工件去应力退火工艺 参数见下表,去应

9、力退火可去除车削时产生的局部残余应力,丝杠在加工前对毛坯处理消除内应力,主轴在粗加工后对其去应力退火防止变形,再结晶退火,再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，目的是消除形变强化和残余应力。应用于冷扎，冷拉，冷压方面。,再结晶退火用于经加工硬化的钢件，可降低硬度，提高塑性，以便加工继续进行，因此，再结晶退火是冷作加工后钢的中间退火。,铜的再结晶退火主要目的是消除内应力,防止黄铜的应力腐蚀开裂和工件在切削加工过程中发生变化。,超低碳（0.03%）不锈钢在冷变形加工后再结晶退火去除加工硬化，消除加工应力。,重结晶和再结晶的区别重结晶和再

10、结晶最本质的区别是前者发生了相变，是属于从低温相（铁素体）升温转变为高温相（奥氏体）在降温发生相变，形核形成晶粒，这一过程为重结晶。再结晶一般是指较大变形量的金属材料在随后的加热过程中（回火，再结晶退火），严重变形的晶粒发生回复，行核长大，形成细小的等轴晶粒，这一过程不会发生相变，只有应变能的释放。,重结晶过程示意图,正火？,正火温度,又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上3050，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。,正火的应用范围,正火可避免在淬火时产生裂纹,正火可以提高零件的硬度、强度、耐磨性,柴油机曲轴,柴油机连杆,主轴,齿轮,淬火？,钢的淬

11、火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。,盐浴炉,淬火的目的,使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。,十种常用淬火方式,

12、水淬,油淬,球磨机衬板采用热稳定性能好的专用双介质淬火剂为介质，使产品达到高强度、高硬度和高韧性的配合，以满足了耐磨损的工艺要求,回火？,是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度（Ac1）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。,回火一般紧接着淬火进行，其目的是：（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；（b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；（c）稳定组织与尺寸，保证精度；（d）改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要 工序。通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。,井式回火炉,回火,按回火温度范围，

13、回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。,回火可提高螺栓和轴的强度以及韧性和塑性,回火可释放拉丝和卷簧过程中造成的残余应力,回火可提高钻头的韧性和刚度,表面热处理,表面淬火,是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。,表面淬火目的：使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。适用于：承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。,表面淬火分类：,感应加热、火焰加热、电接触加热；,1.感应加热,感应加热设备,感应加热:利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。,

14、感应加热表面淬火示意图,感应加热分为：高频感应加热：高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm,感应加热表面淬火齿轮的截面图,高频感应器,高频淬火淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。如:高强度螺栓、螺母、齿轮、链轮、轴类、硬质合金刀头、锯片、截齿、钎头、钻杆、煤钻头、风钻头等矿山设备的焊接。,链轮,截齿,钻杆,煤钻头,中频感应加热用于加热金属零件及表面局部淬火，频率为2500-8000H

15、z，淬火层深度2mm-15mm，如金刚石锯片、钻头、车刀、硬质合金、齿轮、汽车万向节、曲轴、紧固件等。,汽车万向节,中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴,加热轴类,低频感应加热用于加热金属零件及表面淬火，频率为50Hz，淬火层深度10mm-15mm，如：轧辊、微波炉。,磨床主轴,1.高频淬火淬硬层浅（1.52mm），硬度高、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、生产效率高，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料为45号钢、40Cr）；2.中频淬火淬硬层较深（35mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等（所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨铸铁）

16、。,高频淬火和中频淬火的区别,轧辊,2.火焰加热,利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。,1）加热速度快，土坯料表面的氧化、脱碳也非常少。它可以使土坯料获得较高的疲劳性能；2）短的加热时间有利于局部加热。加热区温度可以迅速建立，温度过度区比较窄，即减少了电能的损耗，又利于有些局部加热工件的锻压成形；3）加热速度快，氧化皮少，使模具寿命延长（有资料表明，仅由于感应加热氧化皮少一项，可以使模具寿命提高30%）。,优点,含碳量在0.35-0.7.%之间的碳素钢。含碳量在0.20-0.60%之间的低合金钢。含碳量在0.20以上的12Cr13型不锈钢含碳量在0.60-0.80%以上

17、的的灰铸铁与球墨铸铁等。,适用材料：,火焰加热表面淬火,加热轴类,加热管类,加热齿轮表面,激光热处理:利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。,3.激光加热,加热速度极快，工件热变形极小。由于激光束扫描（加热）面积很小，可十分精确地对形状复杂的工件（如有盲孔、小孔、小槽、薄壁零件等）进行处理或局部处理，也可根据需要在同一零件的不同部位进行不同的处理。能精确控制其加工条件，操作简单，可实现在线加工，也易于与计算机连接，便于实现自动化生产。,与普通热处理相比，它具有如下特点：,不需要加热介质，有利于环境保护；工件经激光淬火后表面硬度高（比普通淬火硬度值高15%20%）、疲劳强

18、度高（表面具有4000Mpa以上的残余压应力）。,节省能源，并且工件表面清洁，处理后不需修磨，可作为工件精机械加工的最后一道工序。,不足之处在于：只能改变工件表面性能，但不能改善心部性能；不能用于重负荷工件，也不适用于大型工件。,激光表面加热淬火实例,化学热处理,是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。,与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。,渗碳回火炉,机械零件的失效和破坏

19、，大多数都萌发在工件的表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，其表面层的性能就显得尤为重要。经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。,化学热处理的目的,提高零件的耐磨性提高零件的疲劳强度提高零件的抗蚀性提高零件的抗高温氧化性,提高零件的耐磨性,在表面形成高硬层,在表面形成减磨、抗粘结薄膜,在表面形成高硬层与抗粘或减磨薄膜,渗碳、渗氮、软氮化和碳氮共渗等方法，都可使钢零件在表面强化的同时，在零件表面形成残余压应力，有效地提高零件的疲劳强度。,提高零件的疲劳强度,钢件渗铝、渗铬、渗硅后，与氧或腐蚀介质作用形成致密、稳定的Al2O3、Cr2O3、SiO2保

20、护膜，提高抗蚀性及高温抗氧化性。,提高零件的抗蚀性,提高零件的抗高温氧化性,例如：渗氮可提高零件抗大气腐蚀性能（零件表面会有一层氮化物薄膜，化学稳定性高且致密）。,目前生产中最常用的化学热处理是渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼和渗铝等。,化学热处理的基本过程,渗入法化学热处理的基本过程,渗碳种类,最常用,常用,渗碳用钢：为低碳钢及低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。,渗碳的目的,渗碳,就是将钢件置于具有足够碳势的介质中加热到奥氏体状态并保温，使其表层形成一个富碳层的热处理工艺。,渗碳气氛中的主要组成物都是CO、CO2、CH4、H2和H2O等5种气体

21、；其中CO和CH4起渗碳作用，其余的起脱碳作用。,在所供应的原料气氛组成稳定的情况下，只要控制气氛中微量的CO2、H2O、CH4或O2中的任何一个的含量，就可达到控制渗碳炉中碳势的目的。,在渗碳炉中，与渗碳有关的最主要反应有如下四个。,气体渗碳原理,（1）渗碳介质的分解,工业气体渗碳方法的主要类型,在炉中产生所需要的渗碳气氛,1.工件表面必须清洁；2.炉气需要具有良好的循环：活性碳原子被吸收后，剩下的CO2、H2或H2O等脱碳气氛需要被及时排出；3.控制好分解和吸收两个阶段的速度，使之恰当配合：如果分解速度大于吸收速度，将在工件表面形成积碳，从而影响吸收速度。,（2）碳原子的吸收,要使反应生成

22、的活性碳原子被钢件表面吸收，必须满足以下条件：,碳原子由表面向心部的扩散，是渗碳得以进行并获得一定深度渗层的条件。扩散的驱动力是工件表面与心部的碳浓度梯度。碳在铁中形成的是间隙式固溶体，其扩散系数比形成置换式固溶体的合金元素要大很多，碳在-Fe中的扩散系数为:,可见，温度和碳浓度都影响碳的扩散系数。,（3）碳原子的扩散,渗碳工艺参数,渗碳前,渗碳中,渗碳后,渗碳工艺参数,固体渗碳是将工件和固体渗碳剂装入渗碳箱中，用盖子和耐火泥封好，然后放在炉中加热至900950，保温足够长时间，得到一定厚度的渗碳层。,固体渗碳,固体渗碳剂通常是一定粒度的木炭与10%左右的碳酸盐（BaCO3或Na2CO3）的混

23、合物。木炭提供渗碳所需要的活性碳原子，碳酸盐起催化作用。,因渗碳箱中的氧气是有限的，因此通过2C+O22CO来获得CO的量是有限的。而加入的催渗剂在高温下会发生分解，放出的CO2与木炭发生反应生成大量的CO，CO在钢件表面分解，从而提供活性碳原子,固体渗碳的优缺点,适用于各种零件，尤其是小批量生产；可使用各种普通加热炉，设备费用低；渗后慢冷，工件硬度低，利于切削加工；,不适于浅渗碳层零件生产；表面碳含量很难精确控制；渗碳后不能直接淬火；渗碳时间长，劳动条件差。,优点,采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，根据淬透性不同，可将渗碳钢分为三类（见下表）。低淬透性渗碳钢：典型钢种如20、20Cr等，其淬透

24、性和心部强度均较低，水中临界直径不超过2035mm。只适用于制造受冲击载荷较小的耐磨件，如小轴、小齿轮、活塞销等。中淬透性渗碳钢：典型钢种如20CrMnTi等，其淬透性较高，油中临界直径约为2560mm，力学性能和工艺性能良好，大量用于制造承受高速中载、抗冲击和耐磨损的零件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、离合器轴等。高淬透性渗碳钢：典型钢种如18Cr2Ni4WA等，其油中临界直径大于100mm，且具有良好的韧性，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克的曲轴和齿轮等。,活塞销,变速齿轮,离合器轴,凸轮,(1)渗碳前的预处理正火-目的是改善材料原始组织、减少带状、消除魏氏组织，使表面粗糙

25、度变细，消除材料流线不合理状态。正火工艺：用860-980C空冷、179-217HBS.(2)渗碳后需进行机械加工的工件，硬度不应高于30HRC。(3)对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件，薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工。(4)不得用镀锌的方法防渗碳。,注意事项,渗氮工艺又叫氮化。它是将氮渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性的一种化学处理方法。,渗氮,渗氮的特点,渗氮件的表面硬度可高达HRC70左右，并可保持到500左右而不降低，而渗碳层淬火后其硬度在HRC6062左右并在200以上就急剧下降。由于渗氮层硬度高，其耐磨性也较高。,高的硬度和耐磨性,由于渗氮后表面形成的氮化物薄膜，化学稳

26、定性高而且致密。,高的疲劳强度,氮化层内的残余压应力比渗碳层大，故氮化后可获得较高的疲劳强度。,渗氮件的变形很小且规律性强,因为氮化后钢件不需其他任何热处理。,良好的抗咬卡性能,由于氮化层的高硬度和高温硬度。,良好的耐腐蚀性能,处理时间长生产成本高氮化层较薄（0.30.6mm）氮化层脆性较大,离子渗氮（氮化炉）,气体氮化时一般使用的气体有：无水氨气、氨气+氢气、氨气+氮气。,氨气的分解氮原子的吸收氮原子的扩散,整个氮化过程分为三个阶段,纯铁氮化时表面形成相与(NH3+H2)混合气平衡的条件,氨气的分解,氮原子的吸收,活性氮原子只有一部分能立即被钢件表面吸收，而多数活性氮原子则很快相互结合成氮分

27、子而逸出。,氮原子的扩散,在气体氮化时，由于气氛中的氮势很容易超过生成化合物所需要的氮量，因此在钢件表面极易生成一层化合物，此时氮原子将溶于化合物层中并不断向内扩散。,氮化前的热处理,氮化零件的心部性能，由氮化前的热处理决定，因此，氮化前的热处理非常重要。,时效强化,M相变强化,氮化后不需热处理,渗碳后必须淬火,同时也改变心部的性能,氮化前的热处理一般都是：调质处理,=,+,淬火温度：由钢的Ac3决定；淬火介质：由钢的淬透性决定；回火温度：由心部的硬度要求和对氮化层硬度的影响决定。,一般情况下，为了保证心部组织的稳定性，避免氮化时心部性能发生变化，通常都使氮化前的回火温度比氮化温度高50左右。

28、,气体氮化工艺,氮化温度影响着氮化层的深度和硬度；氮化时间则主要影响层深。,正确制订氮化工艺，关键在于选择好三个参数：,氮化温度和时间的选择,1.氮化前零件的回火温度，使氮化温度低于回火温度50左右；2.氮化层深的要求，氮化层要求较深，氮化温度应高一些；3.金相组织的要求，氮化温度越高，越容易出现白层(-Fe2N1-x+-Fe4N)和网状氮化物。,氮化温度的选择：主要根据对零件表面硬度的要求而定，要求硬度高者，氮化温度应适当降低。在此前提下，还要考虑：,氮化时间的选择：主要依据氮化的层深而定。,氮化零件的检验和常见的缺陷,表面硬度渗层深度心部硬度金相组织变形量等,对氮化零件的技术要求包括,氮化

29、气氛中主要成分有：NH3、N2、H2等；氮势：气氛中氨气与氢气的分压比值PNH3/PH2。,渗氮用钢-凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢(不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜,对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理)、球墨铸铁等均可进行渗氮。渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，但只是表面很薄的一层(铬钼铝钢于500540经35-65h渗氮层深只达0.3-0.65mm)。必须有强而韧的心部组织作为渗氮层的坚实基底，才能发挥渗氮的最大作用。总的来看，大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的,不论表面和心部的性能都要求很高。,如果用碳钢

30、进行渗氮,形成Fe4N和Fe2N较不稳定。温度稍高,就容易聚集粗化,表面不可能得到更高的硬度,并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.,当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA，其中铝与氮有极大的亲和力，是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素。AlN很稳定，到约1000的温度在钢中不发生溶解。由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能，此钢经过渗氮表面硬度高达1100-1200HV(相当67-72HRC)。38CrMoAlA钢脱碳倾向严重，各道工序必须留有较大的加工余量。,为了在表面得到高硬度和高耐磨性，同时获得强而韧的心部组织，必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物，另外还能强化心部的合金元素。

31、如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等，均能和氮形成稳定的化合物。其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织，提高钢的强度和韧性。,最常用的渗氮钢有38CrMoAl、35CrAl，渗氮后的表面硬度和耐磨性很高；用于提高疲劳强度的渗氮钢有38CrA、40CrNiMoA、18CrNiW；不锈钢有4Cr14Ni14W2Mo、Cr10Si2Mn；模具钢有3Cr2W8；弹簧钢有50CrVA等。,38CrMoAl：用于制作高耐磨性、高疲劳强度和相当大的强度、处理后尺寸精度高的氮化零件，如仿模、气缸套、齿轮、高压阀门、镗杆、蜗杆、磨床主轴等。但尺寸较大的零件不宜采用。,发动机汽缸套,高压阀门,4Cr14Ni14W

32、2Mo：有较高的热强性，用于内燃机重负荷排气阀。在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。,燃气锅炉,蒸汽锅炉,石油、化工炉,汽轮机,航空发动机,(1)渗氮前的预备热处理调质-渗氮工件在渗氮前应进行调质处理，以获得回火索氏体组织。调质处理回火温度一般高于渗氮温度。(2)渗氮前的预备热处理去应力处理-渗氮前应尽量消除机械加工过程中产生的内应力以稳定零件

33、尺寸。消除应力的温度均应低于回火温度，保温时间比回火时间要长些，再缓慢冷却到室温。断面尺寸较大的零件不宜用正火。工模具钢必须采用淬火回火，不得用退火。(3)渗氮零件的表面粗糙度Ra应小于1.6um,表面不得有拉毛、碰伤及生锈等缺陷。不能及时处理的零件须涂油保护，以免生锈。吊装入炉时再用清洁汽油擦净以保证清洁度。(4)含有尖角和锐边的工件，不宜进行氮化处理。(5)局部不氮化部位的保护，不宜用留加工余量的方法。(6)表面未经磨削处理的工件，不得进行氮化。,注意事项,氮碳共渗：就是软氮化，520580，也就是铁素体氮碳共渗；碳氮共渗：处理温度相对较高，820920，所以又称为奥氏体碳氮共渗。,碳氮共

34、渗,碳氮共渗是在钢的表层以渗碳为主同时渗入氮的化学热处理工艺，习惯上碳氮共渗又称作氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体氮碳共渗(即气体软氮化)应用较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。,固体碳氮共渗液体碳氮共渗气体碳氮共渗,耐磨性较高渗层的回火抗力较高渗层的淬透性较高疲劳强度较高渗入速度较快,与渗碳相比，碳氮共渗具有下列优势：,碳氮共渗工艺分为高温和中温两种，目前广泛应用的是中温气体碳氮共渗。中温碳氮共渗的温度为820860，向密封的炉内通入煤油、氨气。,氮碳共渗的优点是：工件尺寸变化微小且渗层兼

35、有良好的耐磨、抗疲劳和减摩性能；在水、海水等介质中耐蚀；能处理回火温度高于520的任何牌号的钢铁零件以及刃具、模具，故应用非常广。,渗碳：渗碳后的工件经淬火和低温回火，使表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持良好的塑性和韧性，从而满足工件外硬内韧的使用要求。渗氮：零件渗氮后表面形成一层氮化物，不需要淬火就可以具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性和一定的腐蚀性，而且变形也很小。碳氮共渗：又称氰化。碳氮共渗是将钢件表面同时渗入碳原子和氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的硬度、耐磨性和疲劳强度的处理方法。,渗碳、渗氮、碳氮共渗三者有什么不同,三种热处理工艺处理的工件外观上差别不大，都有氧化色。通过外观观察即

36、可判定其热处理工艺的可能性不大。,碳氮共渗的常用材料如下：35、40、45、40Cr、35CrMo、42CrMo、38CrMoAL、1Cr18Ni9Ti、灰口铸铁等,渗硼,渗硼是使硼原子渗入工件表层以获得高硬度和高耐磨性的化学热处理工艺。硼在钢中的溶解度很小，主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。,渗硼件的耐磨性高于渗氮和渗碳层，而且有较高的热稳定性和耐蚀性；渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。渗硼工艺主要用于中碳钢、中碳合金结构钢零件，也用于钛等有色金属和合金的表面强化。渗硼工艺已在承受磨损的模具、石油钻机的钻头、煤水泵零件、拖拉机履带板、在腐蚀介质或较高温度条件下工作

37、的阀杆、阀座等上获得应用。,渗硼方法有熔盐法、粉末法、膏剂法和气体法。,拖拉机履带,其他热处理,真空热处理,真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。,真空高压气冷淬火技术当前真空高压气冷淬火技术发展较快，不但可提高材料的冷淬火能力，且淬火后工件表面光亮度好，变形小，还有高效、节能、无污染等优点。真空高压气冷淬火的用途是材料的淬火和回火，不锈钢和特殊合金的固溶、时效

38、，离子渗碳和碳氮共渗，以及真空烧结，钎焊后的冷却和淬火。,真空热处理设备,真空热处理模具,真空渗氮技术真空渗氮是使用真空炉对钢铁零件进行整体加热、充入少量气体，在低压状态下产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的；而离子渗氮是靠晖光放电产生的活性N离子轰击并仅加热钢铁零件表面，发生化学反应生成核化物实现硬化的。,常用的渗镀品种之一，欲渗入的元素为铝。被渗镀的材料可以是碳钢、不锈钢、镍基合金和钴基合金等。渗铝的方法有固体粉末渗铝、热浸渗铝、料浆渗铝、气体渗铝、喷镀渗铝、快速电加热渗铝等多种。,渗铝技术,渗铝工艺已在炼油、冶金、化工等方面得到广泛应用。渗铝层有良好的抗高温氧化性，耐大气、海水、工

39、业循环水、耐高温硫化物腐蚀和防止钢材的应力腐蚀破裂等优良性能。,汽车排气阀,渗铬技术,渗铬 碳素钢和合金钢（包括耐热钢和高温合金）在渗铬后，可提高耐蚀、耐磨和抗高温氧化性能。渗铬主要有粉末法、气体法和熔盐法，其中以粉末法在工业上应用较多。粉末渗剂由铬粉、卤化铵和氧化铝组成。渗铬温度10001100，保温时间一般为48小时。渗铬后的镍基合金,在850时有相当高的抑制硫化物腐蚀的能力，可用于燃汽轮机叶片等零件。渗铬后的热锻模和喷丝头等耐磨性提高，使用寿命成倍增加。许多与水、油或石油接触的部件都采用渗铬处理，以抵抗多种介质的腐蚀。渗铬后的钢件还可代替不锈钢用于各种医疗手术器械和奶制品加工器件，链条销轴等。,乳制品加工桶,链条销轴,谢谢您的支持！,PPT模板下载：行业PPT模板：节日PPT模板：PPT素材下载：PPT图表下载：优秀PPT下载：PPT教程：Word教程：Excel教程：资料下载：PPT课件下载：范文下载：试卷下载：教案下载：,