表面熱處理總復(fù)習(xí)

1、1 1、表面淬火應(yīng)用范圍、分類、表面淬火應(yīng)用范圍、分類2 2、感應(yīng)加熱淬火的分類與特點(diǎn)、感應(yīng)加熱淬火的分類與特點(diǎn)3 3、感應(yīng)加熱的相變特點(diǎn)、感應(yīng)加熱的相變特點(diǎn)4 4、組織與性能、組織與性能5 5、感應(yīng)加熱基本原理、感應(yīng)加熱基本原理6 6、高頻淬火層深及工藝參數(shù)的影響、高頻淬火層深及工藝參數(shù)的影響7 7、技術(shù)要求、技術(shù)要求8 8、材料與工藝路線、材料與工藝路線 9 9、預(yù)熱處理、預(yù)熱處理1010、冷卻方式、冷卻方式1111、淬后回火、淬后回火1212、中頻淬火硬化層深，調(diào)匝比和電容的意義、中頻淬火硬化層深，調(diào)匝比和電容的意義1313、工頻加熱的特點(diǎn)、工頻加熱的特點(diǎn)1414、工頻感應(yīng)器的特點(diǎn)、工頻

2、感應(yīng)器的特點(diǎn)1515、感應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求和考慮因素、感應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求和考慮因素1616、感應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)、感應(yīng)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)p交變載荷、沖擊載荷交變載荷、沖擊載荷p表面承受壓力心部表面承受壓力心部p要求表面：要求表面：強(qiáng)度高強(qiáng)度高硬度高硬度高耐磨耐磨心部：良好塑性和韌性心部：良好塑性和韌性 依熱源不同分為：依熱源不同分為：感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)加熱淬火 火焰加熱淬火火焰加熱淬火 激光加熱淬火激光加熱淬火 電子束加熱淬火電子束加熱淬火 接觸電阻熱加熱淬火接觸電阻熱加熱淬火 電解液淬火電解液淬火1 1、分類、分類KHZ KHZ 高頻高頻KHZ KHZ 超音頻超音頻1 1 KHZ KHZ 中頻中頻HZHZ

3、 工頻工頻2 2、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：p加熱快、時(shí)間短、氧化脫碳少加熱快、時(shí)間短、氧化脫碳少p局部加熱淬火，變形小局部加熱淬火，變形小p性能好（硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等）性能好（硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等）p設(shè)備緊湊、使用簡單設(shè)備緊湊、使用簡單p生產(chǎn)效率高、適宜量產(chǎn)生產(chǎn)效率高、適宜量產(chǎn)p提高加熱速度將使鋼的相變點(diǎn)溫度提高加熱速度將使鋼的相變點(diǎn)溫度A AC3C3與與AcAccmcm大幅度提大幅度提高，但使高，但使A AC1C1溫度升高有限。溫度升高有限。p快速加熱條件下滲碳體難以充分溶解，形成奧氏體成快速加熱條件下滲碳體難以充分溶解，形成奧氏體成分也相當(dāng)不均勻。分也相當(dāng)不均勻。p快速加熱，快速加熱，A

4、A晶粒細(xì)晶粒細(xì)p對冷卻組織影響：低碳對冷卻組織影響：低碳M M、高碳、高碳M M、滲碳體，、滲碳體，M M不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，回火溫度低?；鼗饻囟鹊?。4 4、組織、性能、組織、性能p表面淬火層組織表面淬火層組織 可分為淬硬區(qū)、過可分為淬硬區(qū)、過渡區(qū)及心部組織三部渡區(qū)及心部組織三部分分p力學(xué)性能力學(xué)性能硬度硬度 比普通淬火工藝高比普通淬火工藝高2-2-HRCHRC耐磨性比普通淬火工藝高耐磨性比普通淬火工藝高抗疲勞好抗疲勞好5 5、感應(yīng)加熱基本原理、感應(yīng)加熱基本原理電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象ddKe22LfXReZeIddKeRtIQf224. 0集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)電流電流0.36790.3679處為電流

5、透入深度處為電流透入深度熱量占熱量占86.586.5xxfcxeIeII020f41003. 5感應(yīng)加熱過程感應(yīng)加熱過程透入式加熱透入式加熱特點(diǎn)：不易過熱特點(diǎn)：不易過熱損失小、效率高損失小、效率高加熱快加熱快f2020f5008006 6、工藝參數(shù)選取、工藝參數(shù)選取6.16.1設(shè)備頻率的選取設(shè)備頻率的選?。ū仨毚阌矊樱ū仨毚阌矊?4/4）考慮效率最高，淬硬層（考慮效率最高，淬硬層（0.4-0.5)0.4-0.5)。2max2500sDf2min150sDf2600sDf最佳6.26.2比功率的選取比功率的選取比功率：工件單位面積接受的電功率；取決于頻比功率：工件單位面積接受的電功率；取決于頻率

6、和所要求的硬化層深度率和所要求的硬化層深度 實(shí)際生產(chǎn)中的淬硬層深度：實(shí)際生產(chǎn)中的淬硬層深度：p與感應(yīng)電流透入深度及加熱時(shí)間有關(guān)。與感應(yīng)電流透入深度及加熱時(shí)間有關(guān)。p由頻率和比功率確定由頻率和比功率確定頻率一定時(shí)頻率一定時(shí) 比功率愈大時(shí)間短薄比功率愈大時(shí)間短薄比功率一定時(shí)比功率一定時(shí) 頻率愈高薄頻率愈高薄一定范圍內(nèi)一定范圍內(nèi) 低頻率大比功率高頻率低比功率低頻率大比功率高頻率低比功率比功率過低，加熱不足、加熱層厚、過渡區(qū)增加比功率過低，加熱不足、加熱層厚、過渡區(qū)增加p選擇比功率時(shí)考慮因素：選擇比功率時(shí)考慮因素： 面積面積 小小 高高 形狀形狀 簡單簡單 高高 硬化層硬化層 薄薄 高高 成分成分 碳

7、鋼、低合金碳鋼、低合金 上限上限 批量批量 大大 高高 感應(yīng)器間隙感應(yīng)器間隙 大大 高高三、加熱方法的確定三、加熱方法的確定（1 1）同時(shí)加熱）同時(shí)加熱 S SSmaxSmax P P輸輸P P0 0S/S/p pg g 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 加熱均勻加熱均勻特點(diǎn)：要求設(shè)備功率足夠特點(diǎn)：要求設(shè)備功率足夠 工藝操作簡單工藝操作簡單 質(zhì)量易控制質(zhì)量易控制 能自回火能自回火 高效節(jié)能高效節(jié)能（2 2）連續(xù)加熱）連續(xù)加熱 S SSmaxSmax P P輸輸P P0 0S Sg g/p pg g 工件和感應(yīng)器相對運(yùn)動：旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動工件和感應(yīng)器相對運(yùn)動：旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動有效硬化層深度要求有效硬化層深度要求有效硬化層深

8、度：表面至極限硬度值處的垂直距離有效硬化層深度：表面至極限硬度值處的垂直距離極限硬度值：圖樣規(guī)定硬度下限的極限硬度值：圖樣規(guī)定硬度下限的0.80.8倍倍通常零件厚度的通常零件厚度的耐磨耐磨mmmm齒輪（齒輪（0.2-0.4)m0.2-0.4)m最佳應(yīng)力分布過渡層為淬硬層的最佳應(yīng)力分布過渡層為淬硬層的40-7040-70常用材料與工藝路線常用材料與工藝路線p原則上，凡可淬火的材料均可表面淬火。原則上，凡可淬火的材料均可表面淬火。含碳含碳0.35%-1.2%0.35%-1.2%的中、高碳鋼的中、高碳鋼基體相當(dāng)于中碳鋼的普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛基體相當(dāng)于中碳鋼的普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金

9、鑄鐵均可以實(shí)現(xiàn)表面淬火。鑄鐵、合金鑄鐵均可以實(shí)現(xiàn)表面淬火。p一般常用中碳（合金）鋼、球墨鑄鐵。一般常用中碳（合金）鋼、球墨鑄鐵。碳鋼（碳鋼（35-5035-50）輕載、）輕載、m m小小 中碳合金鋼中碳合金鋼 重載、重載、m m中等中等工藝路線：工藝路線：鍛（鑄）退火（正火）鍛（鑄）退火（正火）- -機(jī)加機(jī)加- -預(yù)熱處理（調(diào)質(zhì)、預(yù)熱處理（調(diào)質(zhì)、正火）機(jī)加感應(yīng)淬火低溫回火精加工正火）機(jī)加感應(yīng)淬火低溫回火精加工p預(yù)處理：調(diào)質(zhì)或正火預(yù)處理：調(diào)質(zhì)或正火目的：性能和組織準(zhǔn)備目的：性能和組織準(zhǔn)備五、冷卻方式和冷卻介質(zhì)、冷卻時(shí)間五、冷卻方式和冷卻介質(zhì)、冷卻時(shí)間 連續(xù)：噴射冷卻（水壓、水溫、噴射時(shí)間）連續(xù)：

10、噴射冷卻（水壓、水溫、噴射時(shí)間） 同時(shí)：噴射冷卻、浸液冷卻同時(shí)：噴射冷卻、浸液冷卻 細(xì)薄、復(fù)雜易變形細(xì)薄、復(fù)雜易變形 埋油冷卻埋油冷卻噴射冷卻是感應(yīng)加熱淬火的最常見冷卻方式。噴射冷卻是感應(yīng)加熱淬火的最常見冷卻方式。感應(yīng)加熱的比功率為正常值，噴射壓力為感應(yīng)加熱的比功率為正常值，噴射壓力為0.1-0.3MPa0.1-0.3MPa時(shí)。時(shí)。同時(shí)加熱時(shí)：同時(shí)加熱時(shí)： 水：水： 聚乙烯醇、聚醚：聚乙烯醇、聚醚： 六、淬后回火參數(shù)六、淬后回火參數(shù)回火目的：保持表面高硬度；減小淬火應(yīng)力；降低回火目的：保持表面高硬度；減小淬火應(yīng)力；降低脆性脆性 p爐中回火爐中回火150-180150-180，h hp自回火時(shí)間

11、短，比爐中回火高自回火時(shí)間短，比爐中回火高p感應(yīng)回火加熱層比淬硬層要深，感應(yīng)回火加熱層比淬硬層要深， 頻率、比功率低于淬火時(shí)頻率、比功率低于淬火時(shí) 耐磨性、韌性好耐磨性、韌性好七、質(zhì)量檢驗(yàn)與缺陷處理七、質(zhì)量檢驗(yàn)與缺陷處理1 1、質(zhì)量檢驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)（1 1）外觀）外觀（2 2）表面硬度）表面硬度（3 3）有效硬化層深度）有效硬化層深度(GB5617-85)(GB5617-85)（4 4）金相組織）金相組織(JB/T9204-1999) M(JB/T9204-1999) M大小大小, ,未溶未溶F F、網(wǎng)、網(wǎng)狀狀T T含量含量p圖樣規(guī)定硬度下限高于或等于圖樣規(guī)定硬度下限高于或等于55HRC,355

12、HRC,3一一7 7級為合格。級為合格。p圖樣規(guī)定硬度下限低于圖樣規(guī)定硬度下限低于55HRC55HRC時(shí)時(shí),3,3一一9 9級為合格。級為合格。 (5) (5) 畸變畸變2 2、常見缺陷及控制、常見缺陷及控制（1 1）硬度不足）硬度不足 a a、比功率低、加熱時(shí)間短，間隙大、比功率低、加熱時(shí)間短，間隙大 b b、加熱后停留時(shí)間過長，噴液量少、壓力低、時(shí)、加熱后停留時(shí)間過長，噴液量少、壓力低、時(shí)間短，介質(zhì)冷卻慢。間短，介質(zhì)冷卻慢。（2 2）軟點(diǎn)）軟點(diǎn) 局部冷速偏低局部冷速偏低（3 3）軟帶）軟帶 加熱區(qū)返水、運(yùn)動配合不協(xié)調(diào)、噴水角度不一致、偏心加熱區(qū)返水、運(yùn)動配合不協(xié)調(diào)、噴水角度不一致、偏心（4

13、 4）裂紋）裂紋 過熱、冷速過快、碳過熱、冷速過快、碳0.50.5、表面有溝槽、孔、未及時(shí)回、表面有溝槽、孔、未及時(shí)回火火（5 5）硬化區(qū)分布不合理）硬化區(qū)分布不合理 硬化區(qū)離開危險(xiǎn)面硬化區(qū)離開危險(xiǎn)面6-8mm6-8mm，或危險(xiǎn)面淬火硬化，或危險(xiǎn)面淬火硬化（6 6）硬化層過厚）硬化層過厚 低淬透鋼、提高頻率、提高比功率、縮小間隙、縮短時(shí)間低淬透鋼、提高頻率、提高比功率、縮小間隙、縮短時(shí)間 （7 7）表面灼傷）表面灼傷（8 8）畸變）畸變 透入式加熱、旋轉(zhuǎn)加熱透入式加熱、旋轉(zhuǎn)加熱一、工頻加熱的特點(diǎn)一、工頻加熱的特點(diǎn)1 1、電流穿透層深，失磁后在鋼中可透入、電流穿透層深，失磁后在鋼中可透入70mm

14、70mm深，大深，大截面零件的表面淬火時(shí)，可獲得截面零件的表面淬火時(shí)，可獲得15mm15mm以上淬硬層。以上淬硬層。2 2、直接應(yīng)用工業(yè)電源，不需要變頗裝置，設(shè)備簡單，、直接應(yīng)用工業(yè)電源，不需要變頗裝置，設(shè)備簡單，投資少，電熱轉(zhuǎn)換效率高。輸出功率可達(dá)幾千千瓦，投資少，電熱轉(zhuǎn)換效率高。輸出功率可達(dá)幾千千瓦，只受電源變壓器容量的限制。只受電源變壓器容量的限制。3 3、加熱速度較低、加熱速度較低( (每秒幾度每秒幾度) )，不易過熱，加熱過程，不易過熱，加熱過程易控制。易控制。4 4、功率因素很低（、功率因素很低（cos=0.2-0.4cos=0.2-0.4），補(bǔ)償至），補(bǔ)償至1 1，補(bǔ)償，補(bǔ)償電容

15、數(shù)量多。電容數(shù)量多。5 5、工藝過程中，改變功率大小比較困難。、工藝過程中，改變功率大小比較困難。6 6、加熱強(qiáng)度不及高中頻，功率吸收因子、加熱強(qiáng)度不及高中頻，功率吸收因子 小。小。二、工頻加熱變壓器特性二、工頻加熱變壓器特性f工頻感應(yīng)器的特點(diǎn)：工頻感應(yīng)器的特點(diǎn)：p (1)(1)工頻感應(yīng)器多用于處理直徑大零件，功率大，感工頻感應(yīng)器多用于處理直徑大零件，功率大，感應(yīng)器中流過的電流大，因頻率低，電磁力強(qiáng)，故要求應(yīng)器中流過的電流大，因頻率低，電磁力強(qiáng)，故要求感應(yīng)器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作可靠。感應(yīng)器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作可靠。p(2) (2) 電流在紫銅中的穿透深度較深電流在紫銅中的穿透深度較深(10(10毫米毫米)

16、 )，為減少，為減少阻抗損耗，對單層線圈，采用異形銅管來制造。阻抗損耗，對單層線圈，采用異形銅管來制造。p(3) (3) 零件對磁能的吸收較弱，工頻感應(yīng)加熱時(shí)漏磁嚴(yán)零件對磁能的吸收較弱，工頻感應(yīng)加熱時(shí)漏磁嚴(yán)重。必須安置采用變壓器硅鋼片制造的導(dǎo)磁體。重。必須安置采用變壓器硅鋼片制造的導(dǎo)磁體。感應(yīng)器設(shè)計(jì)感應(yīng)器設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)和分類（一）結(jié)構(gòu)和分類1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)2 2、分類、分類 頻率：工頻、中頻、高頻頻率：工頻、中頻、高頻 加熱：同時(shí)、連續(xù)加熱：同時(shí)、連續(xù) 形狀：圓柱、內(nèi)孔、平面形狀：圓柱、內(nèi)孔、平面（二）感應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求和考慮因素（二）感應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求和考慮因素1 1、要求、要求p被加

17、熱零件表面的溫度盡可能均勻；被加熱零件表面的溫度盡可能均勻；p感應(yīng)器損耗盡可能小，電效率盡可能高；感應(yīng)器損耗盡可能小，電效率盡可能高；p冷卻良好；冷卻良好；p制造簡單，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，操作使用方便制造簡單，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，操作使用方便2 2、考慮因素、考慮因素（1 1）間隙）間隙決定間隙的是：決定間隙的是：效率和精度效率和精度一般一般1.5-5mm1.5-5mm2 2、感應(yīng)器的效率、感應(yīng)器的效率熱效率：加熱時(shí)間越長，熱效率越低。用大的比功熱效率：加熱時(shí)間越長，熱效率越低。用大的比功率、短的加熱時(shí)間，可以減少熱損失。率、短的加熱時(shí)間，可以減少熱損失。電效率：電效率：（二）高頻電流特性（二）高

18、頻電流特性1 1、鄰近效應(yīng)、鄰近效應(yīng)2 2、環(huán)狀效應(yīng)、環(huán)狀效應(yīng)頻率愈高、半徑愈小，愈明顯頻率愈高、半徑愈小，愈明顯（3 3）尖角效應(yīng)）尖角效應(yīng)（4 4）屏蔽原理）屏蔽原理銅環(huán)厚度：銅環(huán)厚度：高頻高頻 1mm1mm中頻中頻 3-8mm3-8mm鋼環(huán)：鋼環(huán)：開槽開槽 寬寬1.5mm1.5mm，深深12mm12mm 15 15等分等分（三）感應(yīng)器形狀與主要尺寸（三）感應(yīng)器形狀與主要尺寸1 1、形狀、形狀由硬化部位的形狀、尺寸、選擇的加熱方式?jīng)Q定。由硬化部位的形狀、尺寸、選擇的加熱方式?jīng)Q定。2 2、主要尺寸、主要尺寸 （1 1）銅料厚度）銅料厚度根據(jù)工件直徑、間隙確定根據(jù)工件直徑、間隙確定p當(dāng)外圓表面淬火時(shí)：當(dāng)外圓表面淬火時(shí)：當(dāng)內(nèi)孔淬火時(shí)：當(dāng)內(nèi)孔淬火時(shí)：3 3、感應(yīng)器匝數(shù)、感應(yīng)器匝數(shù)p考慮制造方便，一般工廠大多數(shù)采用單匝感應(yīng)考慮制造方便，一般工廠大多數(shù)采用單匝感應(yīng)器。器。p直徑不大的感應(yīng)器制成雙匝或多匝的，可提高直徑不大的感應(yīng)器制成雙匝或多匝的，可提高感應(yīng)器的效率，即改善匯流條與感應(yīng)導(dǎo)體之間感應(yīng)器的效率，即改善