第三章钢的热处理表面热处理优秀课件.ppt
第三章钢的热处理表面热处理第1 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇一.表面淬火一)定义:指将工件表面快速加热到淬火温度，迅速冷却，使工件表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持未淬火状态组织的热处理工艺三)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。四)工艺要求:淬火前工件应正火或调质 淬火后应低温回火 目的二)性质:是一种不改变钢表层分,但改变 表层组织的局部热处理工艺。第2 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇五)表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB 等。六)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。第3 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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*淬火层深度()与电流频率(f)的关系:=500/f（mm）第4 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图第5 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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:a.加热速度极快，温度稍高b.工件表层为细小马氏体组织，故硬度稍高c.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;d.生产率高。e.设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。第6 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇2.火焰加热表面淬火1)火焰加热表面淬火定义：2）原理如下图：第7 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇3)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。第8 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇二.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 中一种或几种元素原子渗入 工件表层,以改变钢表层一定 深度的化学成分、组织和性 能 的热处理工艺。第9 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇二)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 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。1.分解:化学介质在高温下释放出待渗 的活性原子。2CO CO2+C 第10 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇三)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。第1 1 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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。第12 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇 固体渗碳法示意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱第13 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇 气体渗碳法示意图第14 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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:1%CP+Fe3C0.2%C F+P 少表面 中心零 件P P+F第15 页，本讲稿共26 页7）渗碳层深度 a.定义 b.取决于 c.取值第16 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇8)渗碳后的热处理工艺原理时间温度930850方案1方案2渗 碳淬火加热第17 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇9)渗碳后的热处理工艺方法第18 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇10)热处理后的组织低碳M 回+F M 回+Cm+A 残低碳合金钢F+PM 回+Fe3C+A 残低碳钢心部组织 表层组织 钢种9)常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA 等。第19 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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，离子渗氮。第20 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇5)工艺:加热温度500600;保温时间0.30.5mm/20 50h。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。第21 页，本讲稿共26 页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。第22 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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。第23 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇 渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否需要热处理处理时间(h)处理温度()名称需要3 9 900 950渗碳不需要20 50 500 600渗氮第24 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇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第25 页，本讲稿共26 页工程材料与热加工基础程晓宇4)工艺:合金结构钢HRC53 60中温气体碳氮共渗800 8601 8以渗碳为主0.5 0.8mm淬火+低温回火合金工具钢HRC54 63低温气体碳氮共渗500 6001 6以渗氮为主0.1 0.4mm不需要材料性能名称温度()时间(h)作用渗层热处理第26 页，本讲稿共26 页
