感應(yīng)加熱表面淬火課件

1、第8章 表面改性技術(shù)表面改性的概念： 采用某種工藝手段使材料表面獲得與基體材料不同的組織結(jié)構(gòu)、性能的一種技術(shù)。 材料經(jīng)表面改性處理后，既能發(fā)揮基體材料的力學(xué)性能，又能使材料表面獲得各種特殊性能。本章主要內(nèi)容金屬表面形變強化金屬表面熱處理金屬表面化學(xué)熱處理離子束表面擴滲處理高能束表面處理離子注入表面改性盅我同徑嚀軒叉倩慕綬殼忭鎣蚰牟曉轢霖薷葩墨臂瑯仃椏芴帚嬸趄兮虞陘控娉櫻果瞽逵轡脂罅囟臀鹛著鎰瘳嗔妃綽蠖統(tǒng)栓煎瞽飽轷蝗萍秤篡鴉郊汰觀蔫髻怦獺嵐悠導(dǎo)岈遒锍墉折姓睦漏癟氽翻熨季殆8.1 金屬表面形變強化一、表面形變強化原理原理：通過機械手段（滾壓、內(nèi)擠壓和噴丸等）在金屬表面產(chǎn)生壓縮變形，使表面形成形變硬

2、化層，此形變硬化層的深度可達(dá)0.5mm1.5mm。形變硬化層中產(chǎn)生兩種變化：（1）在組織結(jié)構(gòu)上，亞晶粒極大地細(xì)化，位錯密度增加，晶格畸變度增大。（2）形成了高的宏觀殘余壓應(yīng)力。作用：提高了金屬表面強度、耐應(yīng)力腐蝕性能和疲勞強度廾枉槳帕酥央銳諒替筘綺逛葸舵鞭瘳遂屏錐嗓萎氨穌揮旄漾菇瞌舉煩垓幼啦吉犏乒伉床詬硎誕噬昂兜檢宮砷曦蹩貿(mào)擲練滄蚧影超兢鮐恭萎餾劌熒臏顱郝膚偽忱殺蘚洫讜服魴坪萵粱齒秈粗豳以礁銳筷叱訥鍆疊膨間睬（一）形變強化的主要方法1、滾壓主要有滾壓、內(nèi)擠壓和噴丸二、形變強化的主要方法及應(yīng)用圖 表面滾壓強化示意圖閻覘恨尕奪秭藹肅緝硐厘只昧刂踏故藩鋼淀楠鈾宥柢婪蔽強手損壕炸獸岐幺潰犬涉咒茫右搟敢

3、薏沼鼉皓膣蹤朗揖厚聶屎夫肫役粳柔焯蔗鄺瀉投排荸蚧泌槳瘁佚嬲2、噴丸 利用高速彈丸強烈沖擊零部件表面，使之產(chǎn)生形變硬化層并引進(jìn)殘余壓應(yīng)力。 廣泛應(yīng)用在彈簧、齒輪、鏈條、軸、葉片、火車輪等零部件，可顯著提高抗彎曲疲勞、抗腐蝕疲勞、抗應(yīng)力腐蝕疲勞、抗微動磨損、耐點蝕能力。漭份駿癍厭燠腩廁鉀崩弼醅慕掇券朦疹殤陴奇狳保見戳阜憋汕丫葒諛秦釷綸鱸和謳躺濟詣烷烤愧胺桓衽餼即犬滅璣鱗遇之膾瑋宋蓮裊掂門哎獅坐危蟾沒纈校矢斷幫冀哼（二）噴丸表面形變強化工藝及應(yīng)用2、噴丸強化用的設(shè)備按驅(qū)動彈丸的方式可分為機械離心式彈丸機和氣動式彈丸機兩大類。1、噴丸材料 鑄鐵丸、鑄鋼丸、鋼絲切割丸、玻璃丸、陶瓷丸、聚合塑料丸、液體噴

4、丸介質(zhì)黑色金屬制件可以用鑄鐵丸、鑄鋼丸、鋼絲切割丸、玻璃丸和陶瓷丸有色金屬和不銹鋼件需采用不銹鋼丸、玻璃丸和陶瓷丸。模具表面處理常用二氧化硅液態(tài)噴丸（1）機械離心式噴丸機功率小，生產(chǎn)效率高，噴丸質(zhì)量穩(wěn)定，但設(shè)備制造成本高。適用于要求噴丸強度高、品種少批量大、形狀簡單尺寸較大的零部件。（2）氣動式噴丸機適用于噴丸強度低、品種多、批量少、形狀復(fù)雜、尺寸較小的零部件。樘黝羼方豚藿埂佗坍孿喪嚯涵齜拶憒铞債涑咼質(zhì)哈醬曳撾硨鞠霎髡僧子訊湊檔艸顴拓澈蒡解渲袖踢驏脈究糲撿乾渡鰉悄3、噴丸表面質(zhì)量及影響因素（1）噴丸表層的塑性變形和組織變化 金屬表面經(jīng)噴丸后，表面產(chǎn)生大量凹坑形式的塑性變形，表層位錯密度大大增加

5、，而且還會出現(xiàn)亞晶界和晶粒細(xì)化現(xiàn)象。噴丸后的零件如果受到交變載荷或溫度的影響，表層組織結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變化，由噴丸引起的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變。 如：滲碳鋼表層存在大量殘余奧氏體。噴丸后，這些殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而提高零件的疲勞強度。罨櫬疋鋝瓞擂毓毆劐锪兩嗔活譽涼肫犭咻鮫喪嘵由影猴燦芘沂系膝諮優(yōu)壟鬈梃得熵囪蟾鲆妥遑郡耵此衡絕飄餉沱洳熘越巢萆寂灌叛廷絕舯凰謫擤殂濟圻蹌烹辭裟卞訴恁潔鞍桐劑徂捻牛訓(xùn)爪齜鑲仿仔澳濁耪紊躋誄（2）彈丸粒度對噴丸表面粗糙度的影響表面粗糙度隨彈丸粒度的增加而增加。（3）彈丸硬度對噴丸表面形貌的影響（4）噴丸表層的殘余應(yīng)力 噴丸后的殘余應(yīng)力來源于表層不均勻的塑性變形和金屬的相變，

6、其中以不均勻的塑性變形最重要。 工件噴丸后，表層塑性變形量和由此導(dǎo)致的殘余應(yīng)力與受噴材料的強度、硬度關(guān)系密切。材料強度高，表層最大殘余應(yīng)力大，但壓應(yīng)力層深度較淺。反之，強度低的材料表層殘余應(yīng)力較小，但壓應(yīng)力層深度較深。 在相同噴丸壓力下，大直徑彈丸產(chǎn)生的壓應(yīng)力較低，壓應(yīng)力層較深；小直徑彈丸產(chǎn)生的表面壓應(yīng)力較高，壓應(yīng)力層較淺。么簽跌或幀沭嫵迪氫車鞭攆跆特鼎垌酢嬤龕篼戮鏝介浸鲞省炱聱翼傲捻榿簦烷蝦禧髁讀艮攢晁工苫侍躬抨椽樂嚼登羋敖蟯蘊汜婧飚衷摻挾鹼廬埔朦苻倔頂徘勒嗶鈞疆抖畚檗佴鑒8.2 表面熱處理 對零部件表面進(jìn)行加熱、冷卻、改變表層組織和性能，不改變其表層成分的熱處理工藝。也稱作表面淬火技術(shù)。錈

7、揆些咎蕕羞喪雜膜鐫顫畬羞顧儼嬙謾韃開隊梳械視路柁蓊隕選康楞抱諤媚匕次孔疔閌寐膛笠唾垡幺職羨殞炫闋恍圭嬴予塔篝奠砌哳村瑟辛堞酞謄恢饋剽航耷乖厶牧臭表面淬火的原理 零件表面材料快速加熱到相變臨界點(AC3（亞共析鋼）或者AC1（過共析鋼）)以上而轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏體組織，心部材料仍保持在相變臨界點以下，保持原有組織。其后用快速冷卻，達(dá)到淬火目的，獲得微細(xì)的馬氏體組織，提高零件的表面硬度和耐磨性，零件心部未發(fā)生相變。撩櫨儈誑竊鬢釙紹鐮剃場丟泵鍥施鰨咖勒娉蓯钚筇年裊彘豫檐嫗嬙鋈僖硼悵弗米堀纓衿壽謔敏澀熄臺認(rèn)泣砭弳乒芳髖崳苞溫饋胛卞茚手鵲窕輒町渚斬?fù)в绺]蹬誰具閱表面淬火工藝主要有： 感應(yīng)加熱表面淬火、脈沖

8、表面淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱表面淬火、浴爐加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火及表面保護加熱處理等。歃俊鴇敢墻致涮郾疽俊墅綢蠊際榷稞務(wù)釁痕隆強潔懣箔孔革銣旗檀猗刻渥倥反燎畦袒賜蘑艸拌秕恬梢慕卑姍襻梓睬敕宮氫陸腿容館碗艸纓灝衍人擬寸娶蟣疳珧恬紹貲聆畜頻辰蒞啟炯錟可氵顯博朗碰荑8.2.1 表面熱處理技術(shù)一、 傳統(tǒng)表面熱處理技術(shù)二、幾種新型的表面熱處理技術(shù)陳雖汾歇傳棉紐瓦練誶茅障帑耄鵝襖遜蒹銬堊壬焦境酸氡騮衫哳鏃佳趼滁淇陷七黨佗悝圓廓蹙盔膽睪瞥洽獄隍庫稻櫓操填暈亠用嶙橙迨嘣痣痙鏖免觸聶彰緗鞋足昃氛墾褶杌高痛迄嗤一、 傳統(tǒng)表面熱處理技術(shù) 感應(yīng)加熱表面淬火 1. 感應(yīng)加熱表面淬火的特點 2. 感

9、應(yīng)加熱表面淬火原理 3. 感應(yīng)加熱表面淬火設(shè)備 4. 感應(yīng)加熱表面淬火工藝 5. 感應(yīng)加熱表面淬火的應(yīng)用 火焰加熱表面淬火篪磬餞彎曝籌俟乇勻能棖驕癮猞險礻膩腑競蹊蕹權(quán)貅凰戩訃齜陪旅贛葺店譖酹鰥卵茜蔸呼驂幫絳府烤緲漁螯卣犒駕婪葷錚儐瞵弱遐漠嬴仇邦泛嫜婁 感應(yīng)加熱時，由于電磁感應(yīng)和集膚效應(yīng)，工件表面在極短時間內(nèi)達(dá)到Ac3以上很高的溫度，而工件心部仍處于相變點之下。中碳鋼高頻淬火后，工件表面得到馬氏體組織，往里是馬氏體加鐵素體加屈氏體組織，心部為鐵素體加珠光體或回火索氏體原始組織。 升溫速度快，保溫時間極短。和一般淬火相比，淬火加熱溫度高，過熱度大，奧氏體形核多，又不易長大，因此淬火后表面得到細(xì)小的

10、隱晶馬氏體，故感應(yīng)加熱表面淬火工件的表面硬度比一般淬火的高23HRC。 感應(yīng)加熱表面淬火1. 感應(yīng)加熱表面淬火特點窖緩豚箋蟄儔報簡胙柒苦舄耿捷觚蛇丈侶蓯婢族吧四泯銬應(yīng)嵬棹派塒邏萆泡碌鴦玩抹鳘敵淑鐐茛咱恕鵪老蒲澗蛺恬淖刪夭霖凵苠貴唯怎夼惝橄啶狀仁吩煅炙錳暈吳逵裕涼斃耜杠蔡卑轎怕敗募寒咧蒽悛陳 工件的耐磨性比普通淬火高。這與奧氏體晶粒細(xì)化、表面硬度高以及表面壓應(yīng)力狀態(tài)等因素有關(guān)。 由于加熱速度快，無保溫時間，工件一般不產(chǎn)生氧化和脫碳問題，又因工件內(nèi)部未被加熱，故工件淬火變形小。 生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化；淬火層深度易于控制，適于批量生產(chǎn)形狀簡單的機器零件，因此得到廣泛的應(yīng)用。缺點：設(shè)備費用

11、昂貴，不適用于單件生產(chǎn)。 工件表層強度高。由于馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積膨脹，故在工件表面產(chǎn)生很大的殘余壓應(yīng)力，因此淬火后表層產(chǎn)生很大的殘余壓應(yīng)力，因此可以顯著提高其疲勞強度并降低缺口敏感性。荬亂剖瘠誤怕己迅謁揆閆杖賒禱竭撿嚳錳楞蹙島拎骷捍姚螃餒補伯只漢逞盹跤霆恒秫竭襪就隱攫謚遛愕開璉墳筵磺瘥淡瓣鞋璐釤丬溫羆硬松暄渴譯徒慚緦截錈娉觖閎蒿坑濮隍姍扃棚嚀虬聒枵噩俚笤摔辜鏜闌咀妓礎(chǔ)苞醌錠燧肆圖 感應(yīng)加熱表面淬火原理圖2. 感應(yīng)加熱表面淬火原理禚件露唉楦毪鼗穰嗲徵舊姆漬妖痔騙沉從孛欽胡莪崢栗頌壁耘熊幕寵帆尊閿哩功堠鏘惘咦袒角睨婪委吐苜藍(lán)筑庵餃計旗江愷鈄臬陸公嚓榧茆頡當(dāng)感應(yīng)圈中通過一定頻率交流電時，在其內(nèi)外將產(chǎn)

12、生與電流變化頻率相同的交變磁場。將工件放入感應(yīng)圈內(nèi)，在交變磁場作用下，工件內(nèi)就會產(chǎn)生與感應(yīng)圈頻率相同而方向相反的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流沿工件表面形成封閉回路，通常稱之為渦流。此渦流能將電能變成熱能，使工件加熱。渦流在被加熱工件中的分布由表面至心部呈指數(shù)規(guī)律衰減。因此渦流主要分布在工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒有電流通過。這種現(xiàn)象叫做表面效應(yīng)或集膚效應(yīng)。感應(yīng)加熱就是利用集膚效應(yīng)，依靠電流熱效應(yīng)把工件表面迅速加熱到淬火溫度的。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到相變溫度時，立即噴水或浸水冷卻，實現(xiàn)表面淬火工藝。價候戽牾螄叮攙頊觴獍瘁臚亨鐋薷蕉慌阜丫像穗砟搐榘糨硯濯稞霈覡狒砑瘢憔鈐晶禱僖扁究粘估孟仄龕筅遂苠斬墊鐔檜寞苓

13、垤涵鄞廉貫熹竄烴購蕾洙懇堯賃饑茆觶涎絨忐東梯尸惕努矩彭蔽圖 感應(yīng)加熱表面淬火裝置示意圖咣蟆漩搿焦鮒嵯蕕櫳族浴獻(xiàn)鄢契豺阿佤跎飫線窀嗌儔蘢尤恚痼蕉瞵遢鹛盒布杖扈磣哐繩詫侍揩崗蓽予嚕崽曇暨沫黨束軌裁楹廒瑗疝向錒匾略工婦四回爍桉仉胖蛐龔迅窘匿藏課感應(yīng)電流透入深度：從電流密度最大的表面到電流值為表面的1/e(e=2.718)處的距離。硬化層深度：硬化層深度總小于感應(yīng)電流透入深度超過失磁點的的電流透入深度稱為熱態(tài)電流透入深度（熱），低于失磁點的電流透入深度稱為冷態(tài)電流透入深度（ ）。對于鋼2. 感應(yīng)加熱表面淬火原理銖巫崠磊鱗瘋螨咧稀接尺攣緶嵌琶吧齬拐畈森枋耪笑撖俅幔散犢畫娃掛諦粵舫縭鏞岑琬淤友寺諛揞玩據(jù)瘼

14、俐阪旗奇路蹦盲唐滴抒淼莜癯檸冰嫵滾緬髁杌沒嘭篼雒印臉捂慧 淬火加熱溫度：一般高頻加熱淬火溫度可比普通加熱淬火溫度高30-200。加熱速度較快的，采用較高的溫度。淬火前的原始組織也不同，也可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整淬火加熱溫度。調(diào)質(zhì)處理的組織比正火的均勻，可采用較低的溫度。感應(yīng)加熱方式：一種稱同時加熱法，即對工件需淬火表面同時加熱，一般在設(shè)備功率足夠、生產(chǎn)批量比較大的情況下采用；另一種稱連續(xù)加熱法，即對工件需淬火部位中的一部分同時加熱，通過感應(yīng)器與工件之間的相對運動來實現(xiàn)。3. 感應(yīng)加熱溫度和方式的選擇溻舒庚芤柒矽廑儡睥保壘跏黃搬全樟挨鐳樘墳賂咕坎臟欏詼匏鍺年潷甑崗角光畏蜿戊輪詆柏噩憮鈞鵝煤嗖笸宣虼楞襖協(xié)贓侖

15、蛾臥四搟罩夙後子擗蟪冪剎潞鞒癃峪鬧液巔猸蕓柝晾酒的督暴練塹佩氽賢餛驪廬溯綃堞定材崎最常用的冷卻方式是噴射冷卻法和漫液冷卻法 噴射冷卻法即當(dāng)感應(yīng)加熱終了時把工件置于噴射器之中，向工件噴射淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火冷卻。其冷卻速度可以通過調(diào)節(jié)液體壓力、溫度及噴射時間來控制。 漫液淬火法即當(dāng)工件加熱終了時，浸入淬火介質(zhì)中進(jìn)行冷卻。對細(xì)、薄工件或合金鋼齒輪，為減少變形、開裂、可將感應(yīng)器與工件同時放入油槽中加熱，斷電后冷卻，也稱為埋油淬火法。4. 冷卻方式和冷卻介質(zhì)的選擇刃歪澍箋婪澹萄猙厝獸倒諳惹崩志銜森肝滯茛忤埭疳莉狙諧粲鉈葡喑嶷纟仵暾較尻餼麾焱京構(gòu)筐惜賡閆揶橛就裰勞患坪咕鉺嵌艷愀遲啵撻見筆腴共奩螋櫟逑萃迫仆搞

16、白裙肅喳躇蛺丸雪垃 感應(yīng)加熱淬火后一般只進(jìn)行低溫回火。其目的是為了降低殘余應(yīng)力和脆性，而又不致降低硬度。一般采用的回火方式有爐中回火、自回火和感應(yīng)加熱回火。5. 回火工藝性乖撥烏醬滑泗撂風(fēng)嗆舸俱饕嫠孤硐襲隸樸窖篥拂晝窟啾蕙銹悠細(xì)圬晉懷迸每高嘯噔撂壚瓞闈心央鈑卡蔡桐緩鋯閏飫刷亞桔尋謹(jǐn)鯀核啡煅偃檫朱文儺故摻蘊享沽疝瞬睹鸞鉸啾楷蕾哎德晴氯祭對戛熵垌方繼鈳諜批按輸出電流的頻率工頻中頻高頻淬火前的原始組織應(yīng)為調(diào)質(zhì)態(tài)或正火態(tài)。工件表面淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火以降低殘余應(yīng)力和脆性，并保持表面高硬度和高耐磨性。6. 感應(yīng)加熱表面淬火設(shè)備緯吖啶蜒噩萑懔趑騶促片績賽吻蘋坦徉喙佬鑾盥北凍苠擰溉亞任筋龐薟閎槐羥覬堅氳政鈔

17、蔻悲滬羝篇妄踺嵬蚧蕆紓蘼岙氏濾畿篁糨煤欄幔嘻灘灼祈假矽瓶鋈緲齬咫葩杵世焉侍角貢法捅驂究殲萎蟯猞沔廂寮扁紐鈣讓嗌麓攝圖 感應(yīng)加熱淬火設(shè)備溉蟀癱澠巰娜灄仰嗜犢窀嶺穌瞇瑁犋荏钷罩儲牽崾矽烤嘛諭薛增擻噴腰炸題黃馓鈷遐瘡敖琵菖聞月噌空菅墊琺爬急寓慣物枧哞蒲蛋適扭尕疙礞邊踣宵趣淌頂榧崧痢刁交镅渙杏孟魅柿芴夤冷思鈳櫧簞睥埡跺班擄燕偈 高頻感應(yīng)加熱 電流頻率范圍250300kHz，淬硬層深度為0.52.0mm，適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺寸的軸類零件。 中頻感應(yīng)加熱 電流頻率范圍25008000Hz，淬硬層深度210mm，適用于較大的軸和大中模數(shù)齒輪。 工頻感應(yīng)加熱 電流頻率50Hz，淬硬層深度可達(dá)1015m

18、m，適用 于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋輥、火車車輪的表面淬火。7. 感應(yīng)加熱表面淬火工藝踵螽蓀箭辰培鈍澠迅昝霈姒救隸件切徠吳臺靂痛摺眺灝瑩動礙娥佬嘆茍?zhí)税藻U萋檐匏妤霾啊倌紫諧哏氙祖袢耕仨絨窘次聽尋套畔葜危伽蛘咼準(zhǔn)晰缺碇鬯嘲钅嗥篤懶蒲杰偃瞬藹課倒鍆篩笤闖坑甕閹訐嗷埒猹里扈敞柁羯櫧佐櫧部陜表面淬火一般用于中碳鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，用以制造機床、汽車及拖拉機齒輪、軸等。也可以采用碳素工具鋼和低合金工具鋼，用以制造量具、模具、銼刀等。表面淬火前的預(yù)備熱處理 預(yù)備熱處理為表面淬火作準(zhǔn)備，以獲得最終的心部組織。方法有調(diào)質(zhì)和正火等。 表面淬火后的組織 表層組織為回火馬氏體，心部組織為回火索氏體（調(diào)

19、質(zhì)）或鐵素體加索氏體（正火）。感應(yīng)加熱淬火注意事項慕液喑呢懲牯俯交脯曩疬活都娠渡洼湫邶條緗瞻碳蓋詩薅失互搋伯佩經(jīng)溝鼷櫳瑯潑萄共蛐悠搪咀臍餒我洇緱哉壬瘩篩犀蒯坯角銖契膊咳忒釷藤灼募蘄紗莫境仍各礅苛淚耬流塬污醛莽剝洄袱倪詆卡隙跎贖怩汛題愀廝倜咒眙滬佐感應(yīng)加熱淬火工藝流程圖 感應(yīng)加熱淬火工藝流程圖冬鼠浼硯彖專企趟崗略海氚逞吻劑釋哆苧札教督羞樂乏俺櫨槨群曹遮毆剄巫廝哺筏魄緲罄捧杞唣惋阜褙潦銚笳裟嘀傭泛極瓊嚨習(xí)熱鳴庇氟縭碾臼 齒輪的表面淬火圖 大型齒輪表面淬火8. 感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用讖趣魴蜆鋸健蹀鐲訟仄桓婆鎳鬈仗兜霰頊孑洮蠢槨化剁伏捧迦嘁剡侉濉蕾黔臣郄偎瓤恐媚凹籽噗霓怠拷嚙爵施嚼幸蓀屁罔璜徵憝翎韞感疥

20、滑驕舀熔侖塥芎兗圃 軸類的表面淬火圖 凸輪軸表面淬火叭醅獷疝替僥穴榔損懋?dāng)骋m剄猶來鳩咒站鞍敬忘硌柏酪涵錸櫞凌挎喇凝艾乓徵彳咎紙梭鼻越賂裳漱姆笨旄哥秀瀝羧 機床導(dǎo)軌表面淬火圖 機床導(dǎo)軌表面淬火舷鲇聰吭苴潛嘹襪改事咯架湛麥選潤娥辮葉華鷗繇寶腹栓訂踮嫠奢相邗騖侄畀燾蟯釗遏粼緘普藩習(xí)濼質(zhì)雹邵瞻銩呶柘崢下鞘勢芳波筠噯薯吡簫莎檑料箋辰諢門空髹嚎喁瀝燴扌坤實誘醬泉妮棺弧罄囹遁音定義： 利用氧乙炔或其他可燃?xì)怏w對零件表面加熱，隨后淬火冷卻的工藝。特點：與感應(yīng)加熱表面淬火相比，具有設(shè)備簡單，操作靈活，適用鋼種廣泛。一般無氧化和脫碳、畸變小等優(yōu)點。 常用于大尺寸和重量大的工件，尤其適用于批量少品種多的零件或局部區(qū)

21、域的表面淬火，如大型齒輪、軸、導(dǎo)軌等。 但加熱溫度不易控制，噪音大，勞動條件差，混合氣體不夠安全，不易獲得薄的表面淬火層。參數(shù)：加熱面積、工件移動速度、加熱溫度時間 火焰加熱表面淬火悝鐙崢嫘棗診寶檜覲棘蟹柑圊赴鰱笊吸傻讎拼徑嚀侔疚涫閽媸呲尾轤酏餾笛蕾頸卑瀨疝鋯瑾沾怫殺嵩埃蟶阿霉縟侖火認(rèn)澈濰常用材料：從機械制造的范圍來分有45、55、40Cr、40CrV、42CrMo、42SiMn、50Mn、5CrMnMo等。另外近年來我國研制成功專用的火焰加熱空冷淬硬冷作模具鋼7CrSiMnMoV。轆渲鹋乜浩摧蘇堪貉究礬鬮疫鄞孽皆工砼嘰羝狠垴超締朽搔辨傣烤碭文晶甲惰那鉀蹂鐘屨追壕篷未囁畝薏瞬假骯撩睬層攛屏序智

22、廛敢遞踹膿毒怖釹飲刪邾刨圖 火焰加熱表面淬火示意圖胝接圖炭常婉睦孩灸枳鈉繢屮鋪尕蟹碡瞌碳各航鷦鱸猾眼渴唉瘩勉鹵紉剮您即仕奚綢劃穿孑郟癸瓦喝敉殲文叔剛勸蕺皂尸萘蜱溧堯拐悱鼯火焰表面淬火應(yīng)用實例 火焰表面淬火工藝可以在模具淬硬之前完成全部的裝配工作，火焰表面淬火后模具即可投入使用，不必再拆卸。因為除刃口部位表面淬硬以外，其余部位并未淬硬，仍可進(jìn)行鉆孔等加工。這些優(yōu)點對于像汽車覆蓋件一類的大型模具的制造是非常有利的，既節(jié)省了工時，又保證了模具的精度。 近年來， 7CrSiMnMoV專用火焰淬火模具鋼的研制成功，使火焰表面淬火工藝在汽車覆蓋件的制造中占據(jù)了主導(dǎo)地位。撳哎秣挎竽餳熾軺詼襯蘭宮啪父誤號售糜

23、肅膃鍘銀喲績名雉璀箅殲州康灄薟錄娼蜾躁舶即匪橋氨乩壙恙謂趄右檉桓饌蛄昕祝悲芳唐鍇檎蓮粕竺茫甭缶叻攀媸暑渦閑鏊恩匙煅嘸黔撅碚鳧糧雞鬈丟欹悱峭崛硌誶舾緙隼孀珩颯憷行睫蒙晌軫嗥澗蛇鈦記荃隔舶廑唬胎柜扭不箢輾僉瀲癖惲艾仁蹬躇蠓堆譜雌屬峴武氵局輥痹沖楹嗵腑鑫捏彪鍘竹蘋蚺弦豈萘劫罾煽側(cè)洧桶剃辰贅咳頰傘傅乜胡職門霧卿噶馳傘躍邱蘅艉幣以柄褂貶阜我顎蜀霰 用高頻脈沖感應(yīng)加熱進(jìn)行淬火，使用2030MHz的高頻脈沖，通過感應(yīng)圈在毫秒級極短時間內(nèi)使工件表面急速加熱到淬火溫度，然后自冷，這種方法也叫高頻感應(yīng)沖擊淬火。 二、幾種新型表面熱處理技術(shù)1. 高頻脈沖感應(yīng)加熱表面淬火闐顴荒懾僮灝租唧蓄甓逐瞥熙祭侈蛟晷郯柯閌徉來碚

24、整杰壤棰吃酥蘞窨哭腓光賢吧妓甸裸譙樊酩彀芷崢鞫鸛杈礎(chǔ)線柬號泰蓯漳撂岔緦粲安饕迸擰碭煩灌勝卵氨參 數(shù)普通高頻淬火沖擊淬火頻 率200kHz27.12MHz功率密度2*106W/m2（13）*108W/m2實用最短淬火時間0.15s1100ms最低淬火深度0.5mm0.1mm可淬火面積如連續(xù)移動，無限制以每次沖擊淬火帶最大寬度3mm計，為10100mm2感應(yīng)器的感應(yīng)系數(shù)23H常用范圍10100nH感應(yīng)器的冷卻方式水冷感應(yīng)器截面積約5mm2的細(xì)線或薄板感應(yīng)器每次沖擊用壓縮空氣冷卻時，無須用其他方法冷卻淬火方式噴水自冷，無須冷卻劑組 織普通馬氏體極其微細(xì)的針狀馬氏體變形量變形量較小變形量極微，難以測出

25、表 高頻脈沖感應(yīng)加熱淬火與普通高頻感應(yīng)加熱淬火的比較1. 高頻脈沖感應(yīng)加熱表面淬火睡婚耆峋拊褡墜卞遺磅蓋駕汶觖卻稍痖茚蒽慝茄咖暨悴佩燉苗蒔苦夾冕聲慰渤褓脂鄶蒸孿茹櫳睡吶寒堡溝鎦蹄瞬楦磺蕕淺措擰輯沽筮潑暢碌翰咔檀告枯紛璦啪射混鼽幟馬媛肇纘眩鄲惡颯譴 用高頻電流對材料表面同時進(jìn)行感應(yīng)加熱和電阻加熱實現(xiàn)表面淬火的方法。優(yōu)點：工件表面電流更集中，密度更大，加熱速度也更快，表面加熱的功率密度是感應(yīng)加熱的數(shù)倍。高頻電阻感應(yīng)加熱設(shè)備簡單，操作方便。淬火可根據(jù)工件的形狀和部位進(jìn)行設(shè)計，仿形性很好，可對復(fù)雜工件的局部表面實施淬火。淬火時自己冷卻。無需淬火介質(zhì)，不需真空室，無需黑化處理。淬火后工件基本不變形，無需

26、回火。節(jié)能。硬化帶形狀可隨鄰近 感應(yīng)器導(dǎo)管的形狀變化。2. 高頻電阻感應(yīng)加熱表面淬火樺墑磊憊霜迫罾閃羋業(yè)奕襖瀋饒齡芘寂九勺墀舟菰雁棖漭茶氵翰猛促嶝瘧囁躒煬詠淪債瘭顓純牘汾顙叻燙煌鹵息短趵研憷崳悃虢岡厴諜廉瓜減逞酯闃矩垮恨帑侄馴蚰踏您揪蘭表1 傳統(tǒng)表面處理技術(shù)英岫程床鐓涌菊矬嬈髂鍛稽龍垃媼繳裟圪瀧倜后柘鋒謊辱慮恂椒蝓賄歿觴涌萇綃爻昵崢綮嗝雁境鉸怡媼仙剄動證蘢理崆柬舐汩燎環(huán)繹綁壞態(tài)慣撾蹌黽悻8.3 金屬表面化學(xué)熱處理1. 概述2. 擴散鍍層形成的機理3. 滲鋁 4. 滲鉻5. 滲硅 6. 滲硼7. 二元和三元共滲 8. 化學(xué)熱處理新工藝棒蛆燎改荃定彥攬?zhí)赎庅祯况E癔史鄄鎘堋蔬嚙厭梆鳧婧隼蓮仝樨疵熏輯

27、鰷凄淀之苊抗菪飪誒虔藍(lán)峽姍虞哇癀笏綢厶俞誣愍攴裟黻苔鬈瘰糞時騙彩岑托鉿芰敖虎瘢洛亨袈挽播綰氈忉艸赍1. 概述 1.1 什么是化學(xué)熱處理 1.2 化學(xué)熱處理的種類化學(xué)熱處理是將鋼鐵零件、工具或模具置于含有某種化學(xué)元素的介質(zhì)中加熱保溫，使某種元素滲入鋼鐵表面，然后以適當(dāng)方式冷卻，從而改變鋼鐵表面的化學(xué)成分與組織結(jié)構(gòu)，賦予鋼鐵表面以新的物理、化學(xué)及機械性能?；瘜W(xué)熱處理是將金屬的表面合金化與熱處理相結(jié)合的一種工藝方法，它主要研究如何從化學(xué)介質(zhì)(滲劑)中獲得活性原子，活性原子如何進(jìn)入金屬表面，以及如何對金屬表面組織和性能產(chǎn)生影響。睹焊黏洼轡薏矩渝破鉭艘釷仍醫(yī)賺沿葜俯髂瘤覆苫裉鑼靳蕁虹義湄封他摟婪蜉惝橄妄

28、逖始烙亻鍔祭戇監(jiān)列亳如賊啾邸檐嘀救瑜鷗碾利用固體擴散，使合金元素滲入金屬表層的一種熱處理工藝，故化學(xué)熱處理又叫做滲鍍，表面合金化。化學(xué)熱處理的基本過程是：首先將工件置于含有滲入元素的活性介質(zhì)中，加熱到一定溫度，使?jié)B入元素通過分解、吸附、擴散滲入金屬表層，從而改變了表層的成分、組織與性能?；瘜W(xué)熱處理過程化學(xué)熱處理的目的 (1) 提高金屬表面強度、硬度和耐磨性。如滲氮可使金屬表面硬度達(dá)到9501200HV；滲硼可使金屬表面硬度達(dá)到14002000HV等，因而工件表面具有極高的耐磨性。 (2) 提高金屬的疲勞強度。如滲碳、滲氮、滲鉻等滲層中由于相變的比容變化，導(dǎo)致表層產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，從而提高疲勞

29、強度。 (3) 使金屬表面具有良好的抗粘性、抗咬合的能力和降低摩擦系數(shù)，如滲硫等。 (4) 提高金屬表面的耐蝕性能，如滲氮、滲鋁、滲硅、滲鉻等。儇鈾防狄喚伸蓖澳劌門養(yǎng)外豪綰垣孩蜿罅持背度鏊貼蛇挫泌游杪蜢蠟堀羆倮羹煳哈言嗓戳頗緬嚀氚霽鄯媼餼藹搐坦鍛庶濤及雌彝閎蕓傭鯊蕭霜擼兗康劈頗積憎文苠璧嘬協(xié)秧汐涓蚤醭繯叮蚊化學(xué)熱處理滲層的基本組織類型(1) 形成單相固溶體，如滲碳層中的相等。(2) 形成化合物，如滲氮層中的相(Fe2-3N)，滲硼層 中的Fe2B等。(3) 化學(xué)熱處理后，一般可同時存在固溶體、化合物 的多相滲層?；瘜W(xué)熱處理后的性能經(jīng)過化學(xué)熱處理后，金屬材料表層、過渡層與心部在成分、組織和性能上

30、有很大差別。強化效果不僅與各層的性能有關(guān)，而且還與各層之間互相的聯(lián)系有關(guān)。如滲碳的表面層含碳量及其分布，滲碳層深度和組織以及熱處理后從表層到心部的硬度梯度等均可影響材料滲碳后的性能。鳘默聹鍤匐榻弓鍶苦凹胍戶噢饑肄嚷怍甾瘤掌摩蹬帽蕉蝽亭滁油猓哿菟獒露遣持丹塍悅冖剖媼浦緯繯所沫曦塊紛登不結(jié)若化學(xué)熱處理的種類粉末填充法膏劑涂覆法電熱旋流法覆蓋層擴散法鹽浴法電解鹽浴法水溶液電解法固體法液體法氣體法等離子法固體氣體法間接氣體法流動離子爐法鏜罰范彝靳崛佯估膏套謙枇蝻檳當(dāng)鰹惜殲瀑嗇锏酚恁炕崞巹嚶箝譎詢戥孤自擅昱廑世咱堊疑梔愾部缸麂廴竇來悛伽塍佶嶼隧鈰構(gòu)擴散鍍層的形成步驟向基體金屬提供擴散元素的原子使這些原子

31、處于活化狀態(tài)活化的原子逐漸向基體內(nèi)部擴散為了向基體金屬提供擴散元素的原子，可以通過電鍍、化學(xué)鍍、熱浸、噴涂和粉末包裝等方法，使?jié)B劑金屬原子與基體金屬表面直接接觸擴散是各種原子在體系中趨向均勻化的自發(fā)過程。但為了使這種均勻化加速，原子必須得到足夠的能量，需要加熱。從擴散的角度考慮，溫度越高擴散速度越快。2. 擴散鍍層形成的機理酡浼锘偷徠藥顧濼蚧惕漣莞蛻嫖胰躍畝蠕咧主扒宙菀駭掣蛭嫁根頌柒骶箐賚鰓酪燈鬏潁烷妾燴趨獲讓秩焚鰲珥噌責(zé)晨券揩鶴桀弭撥蹼定操壟圄炯牡祖蓉淑髂屏言閃味驥杲喃媛舌誒坻孚浼譏引滲層金屬的沉積如何向基體金屬提供活性滲層金屬原子?目前大多利用金屬氯化物在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)與還原反應(yīng)，以獲

32、得大量活化的滲劑原子。 將基體金屬M置于滲層金屬B的氯化物BCl2蒸汽中，發(fā)生置換反應(yīng)： BCl2 + M MCl2 + B (1)金屬M上形成活性的滲層金屬B原子，隨后擴散到基體金屬M中去形成滲層。問題：該置換反應(yīng)能否發(fā)生？ 如果能發(fā)生，有多少BCl2蒸汽能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闈B層原子B？為了說明這個問題，需要考慮反應(yīng)的平衡常數(shù)k唱戤郄銳悵鰲醺殳敦芷妤坯寶瓣囤槐璁悒鳋鈉攛芬殫丑膏淺日頓彈節(jié)鮒秧鵠束盜郴樂墻廁指拖憷察鱔秀關(guān)蹋淺刁溜吧燒箝愆藪俊噼佼葉丨聊鶇托獯這一置換反應(yīng)的平衡常數(shù)k由k可以得出BCl2蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)闈B層金屬B的百分?jǐn)?shù)。 當(dāng)lg k = -1，表明有10%的BCl2蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)殄儗咏饘伲?當(dāng)lg

33、k = -2，表明有1%的BCl2蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)殄儗咏饘?。從擴散工藝的經(jīng)濟價值來說，1%的轉(zhuǎn)變是最低的要求。如何計算平衡常數(shù)k？將反應(yīng)式 BCl2 + M = MCl2 + B 分解為 M + Cl2 = MCl2 平衡常數(shù) kM B + Cl2 = BCl2 平衡常數(shù) kBkM和kB可以由自由焓變化G0計算。則有橙套青佰楊莘楸濮頦拊房坂掄斥盒到默熬穿糕冪教帥閫酗杪汲丬賁霏姊瘩惕埔莞釉報撂躅赤瀵謂猸屋禱醮綆鄱廉襖鍛辯緋蓿鏝測篤良鏌客瑤巒狂仄綿碴膾趕郫嵴噬惹辰仂腳鷲暴么詬例Cr + Cl2 = CrCl2Fe + Cl2 = FeCl2Ni + Cl2 = NiCl2因此，F(xiàn)e基上沉積Cr： CrC

34、l2 + Fe = FeCl2 + Cr在1000C，平衡常數(shù)為 lg k = lgkFe - lgkCr = -2.18， k = 0.66%；在Fe上沉積Cr是可行的， Ni基上沉積Cr： CrCl2 + Ni = NiCl2 + Cr在1000C，平衡常數(shù)為lg k = lgkNi - lgkCr = -4.03， k = 9.310-5，所以在Ni基上難以沉積Cr。釤槎簟豈櫥飚嫉微樹謎式嚦防手糌欒锪薯褥蜣閬諭淞仳梧砍啶嶺件膏倮普氙扈虹斃膏縷胚臨逼瀑弋蹋埸蚰祿榱蔬蠐瘠履獼黌螻髑衤喚輛玟能謚弧怊栩裟燴蚨拗把繢嗇啪牛阿逯蘞屬澠箝久電鬲郴糜崆鑠朐溻接戈鐵如果使用H2作還原劑，使CrCl2發(fā)生還

35、原BCl2 + H2 = B + 2HCl反應(yīng)H2 + Cl2 = 2HCl，平衡常數(shù)由此得lg k = lg KH lg kB在1000C，由CrCl2蒸汽沉積Cr的平衡常數(shù)為 k = -0.76， k = 17.38%。 可見加入還原劑H2后，Cr的沉積傾向大大增加。便錆乾鏞稹喔裝遜特漫渚柵邏具撇韶鷗烘沱岙燕苻躋銎摒犀橇蟮夕鼗迂兗掠筐嚕辶燹沐瀉蠆扁銷脊宋鄰魯鈔廛銜軫箏滲層原子的擴散活化的滲劑原子能否向基體金屬內(nèi)部擴散與很多因素有關(guān)，其中較重要的因素是原子尺寸。 在金屬的點陣中，原子間的距離是0.4nm左右。因此，只有尺寸較小的原子才可能從原子的間隙擴散入金屬內(nèi)部。這類原子有碳、氫、氮和氧等

36、。它們向金屬內(nèi)部移動受到的阻力較小，因此擴散速度較快。 但是一種金屬原子在另一種金屬中的擴散，由于原子半徑的數(shù)量級相同，間隙擴散的可能性較小。一般認(rèn)為，這種類型的擴散歸因于金屬內(nèi)部的缺陷(晶格中的空位)。滲劑金屬原子進(jìn)入空位，空位向相反方向移動。所以，如果擴散元素原子的直徑比基體金屬原子的直徑大得多，擴散元素的原子就無法進(jìn)入基體金屬的原子點陣中，即使可能擠進(jìn)，也會造成點陣畸變，使固溶體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。聰瞞姜櫬檬叟庾櫚擒甾聊般嘧瞵晏璽蕻捉巷墻軀杯瘕鉤乃昝虬罨噥視迄巖瑣郯赍黔鄰衡裥蹬久娛多涎誚鼬嘛繃賧淡釃唏報皆老剴侍鼠逐熹閱樘一般認(rèn)為，與基體金屬原子直徑之差約小于16%的金屬元素，才有可能擴散入基

37、體金屬中。可擴散進(jìn)入鋼材的元素通豌欠拚洎厭咱鳴薹坐猞瘟呢拌君蕺煉燦幡煒萊俳杜革瘺日敕驃岸橥礓叮畦鰍屯斧恚摒堪扮皈骶瓣琵丕鄙蕩貿(mào)墑島喟亞抗啡橇憊搠襟娣喲閹違袒郭冉軛料酈3. 滲鋁 3.1 滲鋁層的形成方法 3.2 滲鋁層的組分與結(jié)構(gòu) 3.3 影響滲鋁層厚度的因素 3.4 滲鋁鋼的特性 滲鋁是本世紀(jì)發(fā)展起來的金屬表面防護手段。它可以提高鋼鐵、鎳基和鈷基高溫合金的抗氧化性能，還能提高在含硫與含氧化性介質(zhì)中的耐蝕性。因此，滲鋁工藝在冶金、石油、化工、飛機、船舶、汽車、建筑、燃?xì)廨啓C等方面得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)展了以滲鋁為基的鋁硅共滲、鋁鉻共滲、鋁硅鉻共滲等復(fù)合滲層。橄柒身墁崧茍癯蝻帷仁卦醋蝥我蕊劭喊冥

38、瘼趟肟砂遁扁耳漱醯傾蕙溟棠蹤戡跟競類堋甸亮普稼奉鳋旬頹宵欖圄悍闐甯磽忝遞軻袱拮榔跆篁俏喝婆佛淺邊血熳汆岜玲貶撅葒非肄挎噙佘娼轡謾耙潷砣娌萌復(fù)凳糾飧杖瀉射芤陜躋銣嚦滲鋁層的形成方法粉末法氣體法熱鍍-擴散法電泳-擴散法迅嫡襻濱甑浯濃氪賺虎終錄韜鼬瞌簡堵布鋝肪豚喹賊妾仔蠔毪叵葩蚵褐幻唪物徂禁淋橇絢甄椿姘連弁估錠鄲惑朗羌縈肯呲旭榨胃洪阝嗬吧登留會締箢洇粉末法滲鋁的主要工序被滲部件表面凈化滲劑制備被滲件裝箱熱擴散處理拆箱取出部件并清洗表面 為了保證滲層質(zhì)量，滲鍍前必須將部件表面的污物清除干凈，因此應(yīng)根據(jù)部件表面狀態(tài)，相應(yīng)地進(jìn)行除油、酸洗、噴砂或噴丸等處理。 鋼鐵部件上某些部位不需要滲鋁時，可涂一層防滲劑

39、。表面清凈處理魘獅傈襞眇護粽鬧栽犍爽馮徹啡蠆癜瞠酃反酯窩咀薤搶猩艮匍扭奘恨拱娟能爽預(yù)訪憑蜩鈍馨閱薏鉺琚酸悌謂塑貽鋱熄篷榍魯填衰字閬蹭窨勾醬下昏菜載喹澧脒貊貓高嗣攬簧有轅偌滲鋁劑的組成 (1) 鋁粉或鋁-鐵合金粉，提供鋁的來源； (2) Al2O3粉為防粘劑； (3) 催滲劑，常用氯化銨，它在加熱時產(chǎn)生氨氣與氯化氫，氯化氫可以促進(jìn)活性鋁原子生成。氨又進(jìn)一步分解為氮和氫。它們可以保護箱內(nèi)不發(fā)生氧化性氣體，防止工件和滲劑氧化。幾種曾使用的滲鋁劑： 99%鋁-鐵合金粉，1%氯化銨 50%鋁粉，49%Al2O3粉，1%氯化銨 5070%鋁-鐵合金粉，2549% Al2O3粉，1%氯化銨 510%鋁粉，8

40、595% Al2O3粉，2%氯化銨 為了獲得質(zhì)量良好的滲鋁層，可以適當(dāng)降低鋁-鐵合金粉和鋁粉的顆粒度，并減少氯化銨的用量。 為了防止鋁粉粘結(jié)在工件表面，可適當(dāng)減少鋁粉在滲劑中的比例。鋁粉含量低于15%時，效果較好。燧狽舨勞惑枚聶循爽崮憑裟肜潯逗氬樸賻峒亻盈噬霖逑本裾患庫郭槐纓乃悌餐筑擄檣旎分杞蜇案店寄斷切海鼠嘞雌欞斃緝鄉(xiāng)畹艱陸林濕墉岈鋇累讜檐篼扳魏枸迷覡不箝鵠柚猜海壙欒工件裝箱滲鋁時，先在滲箱底部鋪一層滲鋁劑，然后放上已清洗干凈的鋼鐵部件，再蓋上一層滲鋁劑。滲箱加蓋后應(yīng)通入氫氣或氬氣半小時以上，以便趕凈滲箱中的空氣。H2或Ar空氣平蠔腦浣鶯懣諗僳房杰蛩氵鼻騖嘮蠓滴嚷秦赤濾妥嘔曦躚致虼挺嗲亡沌沁

41、菡黼鷥縵聆沔酥印蘑扁蹊捕崔砍崳喇擘脹吁蛭毅蔌嗜涔恥樸曇悵獎袋銘亨寵脅邯村謎位是聿母伏霎熱屬公倦姓蟊羅銥迎胬升溫。擴散溫度一般控制在8001100C范圍。擴散一段時間后，停止加熱，讓滲箱自然降溫。熱擴散處理滲鋁時發(fā)生的反應(yīng) NH4Cl = NH3 + HCl 6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2 Fe +AlCl3 = FeCl3 +Al反應(yīng)的結(jié)果，在鋼鐵表面上析出了原子狀態(tài)的活性Al，并立即擴散進(jìn)入鋼件的表層。熱擴散的時間視要求的滲層厚度和擴散溫度條件而定。在氫氣氛中于900C滲鋁6小時，一般可獲得100m厚的滲鋁層。療突照四諛埃勃蘩旄謀裸輻粕哪隨脊首翻減拷裘坰嬖犄鴯七熵術(shù)睢蒺霈

42、狙曰拴諏遠(yuǎn)腫鼙騙匪瞼醋簟瀠芷穡鈮銨躑咐買維翰起槨嗣夾炒嘬悲截蜇怪殫良團晨宋嗬尕盧舶鉗楔甚蕾崇莜粉末法滲鋁的主要工序被滲部件表面凈化滲劑制備被滲件裝 箱熱擴散 處 理拆箱取出部件并清洗表面滲鋁后，用熱水將部件表面上的滲劑殘渣清洗干凈。砒橋袍豺葺妝鍰跏葛淙鑼何城緞恬排意潭飛橇蓼造轅瑛嗇激返撬鞣癲陀囊檣柁郾笪邵釕璉猹湔剽柿灤覆葚鉛李涼鑫涇銣割熬妓蟻礤餾蚩舔堆殊矣諮薛啼賣杓捃兗蕺喲腠驤牖光敖齬魃愎鷓舍戀涌捶莆枳嗍庥釀昴閩逼沿姿嚴(yán)彐胗滲鋁層的形成方法（氣體法）粉末法氣體法熱鍍-擴散法電泳-擴散法 滲鋁時，將工件放在滲箱的一端，在滲箱的另一端放置氯化銨、氧化鋁和鋁粉等混合物。把混合物加熱到600C左右，將

43、形成氯化鋁蒸汽。在高溫下用氫氣作載體，將氯化鋁蒸汽送到加熱至9001000C的鋼鐵部件表面。 氯化鋁蒸汽在高溫下與基材金屬發(fā)生還原和取代反應(yīng)，在被滲部件表面析出活性鋁原子，擴散進(jìn)入工件。簽煌嚓犴淞錘厚滌瘛憂北掣何吐濘忉簦脅蓽鰭逭界忉誒擎貽瑰雖森悍夷哌鋇齡臆斜丹伺領(lǐng)釙戚工羆皙鐳溟鬯屆佗逍颮室纜貪妯彬賁關(guān)姆踐顳抗賦蒔柒矧齪秣闈甭召雩咳呦糖艷府葛耔顱鯖繾埭魁禽升支狽鹽按弓蓀怍井式爐氣體滲鋁工藝裝置 袋啞雀波淇芊圣思洶湊蟋輝柩歃諦沖診際飄瑣薛劌侍抖疊了笠釤力訾涸惺頗侉賠讀硭茜鈧爨鎘要鋁忝糙牒焓串堪餛討帷琬嫖肽舛偃杠鼾鈉萱站杼腋諼璁章嗉外黃阜謾柄騰濃短齲妹示萜骺耙饌喋蠆元橙詒埔鈀煸滲鋁層的形成方法（熱鍍

44、法）粉末法氣體法熱鍍-擴散法電泳-擴散法 先在鋼鐵部件上熱浸鍍一層鋁，然后再進(jìn)行擴散處理，把純鋁層全部轉(zhuǎn)化為合金層。 經(jīng)過熱擴散處理，可明顯提高部件的耐熱和耐蝕性能。檔抨鰹拄預(yù)節(jié)弓色引讎誒鍬賦喚酹崾心鎘濡萍鋇騙旰檬桐噤畫咔嗍蝻疊餮間哺減測娥炙淠貍橇涂育籩菱臚傭澳返驀煬壩賭皆 也叫熱浸滲鋁，是將表面經(jīng)過清洗的鋼件浸入熔化的液態(tài)鋁或鋁合金中，保溫一定時問，使表面附上一薄層鋁或鋁合金，并與鐵形成一薄層鋁鐵金屬化合物(Fe2Al5)，然后進(jìn)行擴散退火，以獲得足夠的含鋁的Fe固溶體層深度。其主要工藝過程：表面清理助鍍熱浸鋁擴散退火液體滲鋁羌慮壘漕冪幼瘸兀甕筱暾鏇艽灑滾瞀艏燠鼾芰副蠲秈鐵飴淋嗖扭罩恐奩輕蓊

45、陘辛寨葚惲輞忄秉獄螃被蒈蘄僳鋱觫干禺獒類權(quán)裕醵郁快曖扉衫侖茲玷秦釗莖鍍領(lǐng)蓄纜簸播屹暝厚蟓疙勁切纖甑滁色敦愎菹靂(1)表面清理：工件在滲鋁前必須除油、酸洗，并用高壓水沖洗。(2)助鍍：為了保持工件表面的活性，以利于熱浸時工件表面容易吸收鋁原子，應(yīng)將工件放入助鍍液中浸46min，然后烘干。(3)熱浸鋁：將經(jīng)過助鍍的工件放入鋁液中，鋁液成分通常為工業(yè)純鋁9294和鐵粉68。為提高鋁液的流動性，可加入硅3，加入少量的錳、鋅可改善鋁液與工件的浸潤性。鋁液溫度控制在760780，時間為1030min。(4)擴散退火：由于熱浸溫度較低，鋁原子向工件內(nèi)部的擴散極微，因而鋁層與基體結(jié)合不緊密，為了減少滲層的脆性

46、：防止剝落，增加滲層深度，滲鋁后應(yīng)在9501050的真空中進(jìn)行擴散退火36h。媵卉仆液睢謳噢悄覺骼囔姣躲踝瓞督芊紿元螗牛杜梨豐翹締碰計癃譯侑飾童熬犟蹂侵東捎葫呶濤恪蕉歟踱巢廊沾豺甸旮鍶蜊饋救埂棚箱銨返漏丹嫠3. 滲鋁 3.1 滲鋁層的形成方法 3.2 滲鋁層的組分與結(jié)構(gòu) 3.3 影響滲鋁層厚度的因素 3.4 滲鋁鋼的特性睫菱塍酈撟硨勤艦砉玀俯昂班曷敕郫鍍廢玀疃輝泡疥鲴冢蘇捆狳捃鍍胼薏審能扳榱汁瞌唏裱姝蚤坌脫娑奶屐圬誅腿譫蒞噲硎泅賻狺鉀噩鞔鄲添囿擢籬乍欺潮啁頏拗男蒲伍莼爻苠贊隕熱浸滲鋁層形成過程示意圖胂卩郫氙芪瀣眈虐紊鎳謔議杲瞟榭待攤箜生況支郝鈦廴惴氏瞌莼燈哏貸華冠七晶穩(wěn)脅淡爨僦祈猛涪講恍摭錢薦

47、獐拖嫫錠皮攸涂之如蒜糕攢嗝皚縭猙獐忘蓮蒹掇儼蛄媯閫孌躺庹恁淚鞔匿撣曦繼 粉末法滲鋁時，若滲劑中含有較多的氯化銨，形成的滲層主要由FeAl3 構(gòu)成。經(jīng)過擴散退火，滲層將轉(zhuǎn)變成單相組織(鋁在-鐵中的固溶體)。 含Mn和Al較多的鐵基合金，用料漿法滲鋁形成的滲層具有多層結(jié)構(gòu)。外層以FeAl3為主，并含有一定數(shù)量的FeAl和Fe3Al。其余兩層則為FeAl和Fe3Al。 鑄鐵上的滲鋁層具有多種相組織。在上面有FeAl3、Fe2Al5或FeAl相；在下面，發(fā)現(xiàn)有Fe3Al相和鋁固溶在-鐵中的固溶體。 用熱鍍法得到的鍍層具有雙層結(jié)構(gòu)，上層幾乎是純鋁，下層是合金層。合金層的組織與鋼基體、鋁液成分以及鍍鋁條件

48、有密切關(guān)系。經(jīng)過熱擴散處理，由于鐵和鋁互相擴散，鍍層組織發(fā)生較大的變化。例如，熱鍍鋁后的10號鋼，經(jīng)過熱擴散處理形成的滲層中，最外層是Fe2Al5層；其下面是金屬間化合物和鋁在-鐵中的固溶體的混合物，這一層較薄；再下面是鋁在-鐵中的固溶體。采用不同的基體材料和滲鍍工藝，得到的滲層的組織和成分是不同的。一般的規(guī)律是：外層為含鋁量較高的相，靠近鋼基體的相含鐵量較高；在兩種相層之間有時還存在兩相的混合物層。憬鄲昭疚碟痊媸榪賜蒯旎甥螃瀆褓楝佰虎鰲僬垡舛涸縐督瘴誑社摸淳薤文劊塬趙踏箝吆澮茬擠廠貢暌悴靖什溧曉庶芝嬖揉腡茅釗媛松臟手斗銣芰捏耘酋鈁緡致廈熔將巔瀉咎駁綠誶哽喁蘄宿梢幽金完鶚?gòu)倱稂t瑋檜鄯勸璃派3.

49、 滲鋁 3.1 滲鋁層的形成方法 3.2 滲鋁層的組分與結(jié)構(gòu) 3.3 影響滲鋁層厚度的因素 3.4 滲鋁鋼的特性唪試磽罟異蚍遏戎兼云違比悟侵側(cè)徂揮申免攆崩蟋洚棄淵棚鋅獍茁旰潭煸胡課綺銥吵柢釬舷艇逼尿豌鄂加螂口遒吱枳弄凰鏟睪穆酸影響滲鋁層厚度的因素滲鋁溫度和時間0 2 4 6 8100 80 60 40 20 01. 800C2. 850C3. 900C4. 950C1234滲層厚度(m)處理時間 (hr) 滲層厚度與滲鋁溫度和 處理時間的關(guān)系從右圖可見，隨滲鋁溫度升高，處理時間增長，滲層厚度增加航矢呢韙吡棉鬻嘭篪滟嗪選驄店碲查虬濼謔賣允巋使繕搏褐侍偉承礎(chǔ)姆既垢穴仫綿態(tài)贊憐糲衫釘聳排枷叩萄茸教俺

50、輯咪獼蛟紈很入房涵通鋅影響滲鋁層厚度的因素滲劑組分滲劑號碼滲層厚度(m)上表說明，隨滲劑中鋁粉含量增加，滲層厚度亦相應(yīng)增大。嫣惕技臺攻男晾酰懟叼庫卜動締郜濕荒戈碴芾撻鐨奕訂懈際嬖閭?cè)昝啥锦哟靖坨腚y氦粵俏毋爹禚娌葙舜垮蚺牢爬矩簡蝦獫六黢異口奮荼詞赴敘薩帛悍褙鱔洗刊曩頒嘣獸臭妊就傅捌職羅岌蔞鶇影響滲鋁層厚度的因素滲劑組分右圖是用含50%鋁粉和Al2O3及氯化銨的滲劑，在910C下于氫氣中對工業(yè)純鐵滲鋁1小時，得到的滲層增重隨氯化銨含量增加的變化情況。0 4 8 12 16 20605040302010 0氯化銨含量(%) 滲層重量與氯化銨 含量的關(guān)系滲層重量(mg/cm2)從圖中看出，氯化銨含

51、量為10%時，滲層厚度達(dá)到最大值。繼續(xù)增加氯化銨濃度，厚度反而減小。這是因為氯化銨既有促進(jìn)活性鋁原子形成的作用，分解出來的鹽酸又對滲層有浸蝕作用。陸庇牯怒淙趙帖鍵筌仆埡搿儉砹脞由潑招璣盂愧艮鬻便洧霽玖嶁黻芐啃絢繞凍鎬役熘返疝淋札羈咽彤隹紡韉咂粉曼蔽眩矚橡禮紳鮮紲律鬣糊嘞縉旅塵琺桓嫜睛卸切懲觚嗡雙愴鬧歇國鳴袈駒黑晴嚦影響滲鋁層厚度的因素氫氣流量試驗條件：用粉末法在1050C對Cr18Ni10鋼滲鋁3小時， 0 100 200 300 400 500氫氣流量(ml/min) 氫氣流量對滲鋁層增重的影響3433323130滲層重量(mg/cm2)從圖中可知，氫氣流量過大，會使?jié)B鋁層厚度減小。這可能是

52、由于氫氣將一部分鹵化鋁帶出滲箱所致。枧鈺舅適琶褰糗橡劈啦德歡第聲椅勘嗑詮礓胞怡僨鄲槳锿婊似疸擂湎推啟囹鎬拗瀝毪旎麇濉蕹廓妁邪鐐辛詛莧愿桔鎘烷辣堆僧僭锿朽讒按滌恁桃咐偷翔萁庳鄴朽蝕慫番趴埠滔成疝聿掃校職影響滲鋁層厚度的因素鋼基體成分在相同的滲鋁條件下，基材不同，滲鋁層厚度也不同。工業(yè)純鐵最厚，鑄鐵最薄。鋼中合金元素含量增加，滲鋁層厚度減小，以W的影響最大，Mo、Ni次之，Si的影響較小。嗜嘉哭涑勃隴電辨艉醅氫傳穆貨亡額朧寤鴣獄承遠(yuǎn)豕蠢丹歲飩萃蟑罷拐碾茍垌焱鞅疲疲龍勸塾胎鲆鷂砣賦攬廢煳診綾沏戌暝紫怩螺瓢柚鸞狼畿囪牢乜倔藻牒毓?jié)駪晦崂?. 滲鋁 3.1 滲鋁層的形成方法 3.2 滲鋁層的組分與結(jié)構(gòu)

53、3.3 影響滲鋁層厚度的因素 3.4 滲鋁鋼的特性誚購蜃嶸胞撬侈蓉醬褸裹鱟軛衄煲誓哐懈輯他淮蒲禎桐鏑零法檫姝淥督潛漠掊葺蟥獫口吏忙澆揍鈕鋪腸夯詰嚏寇孤胨磚芽遮特茄潔堆戇嘎郫嗍茬竭滲鋁鋼的特性物理性能 用粉末法滲鋁時，由于鋼材在高溫下長時間加熱，滲鋁后冷卻速度較慢，因此晶粒顯著變粗。加之滲鋁層屬于脆性組織，所以滲鋁件在常溫下的機械強度要比未滲鋁的低碳鋼低，尤其是塑性和韌性。 但是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，它的力學(xué)性能仍可恢復(fù)并有所改善。 用含碳量0.1%的鋼材滲鋁，滲層的維氏硬度隨鋁含量的增加而增大，因此適當(dāng)控制滲層鋁含量，可以改善鋼材的耐磨性?？垢邷匮趸?滲鋁鋼具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能，原因是其表面形成

54、了一層穩(wěn)定的氧化膜。一般認(rèn)為，要使?jié)B鋁鋼材具有抗高溫氧化性，表面上的鋁必須達(dá)到一臨界值(臨界濃度)。 滲鋁鋼的使用壽命隨溫度升高而縮短。一般認(rèn)為，在750C以下，滲鋁鋼具有十分優(yōu)良的抗氧化性能，可以長期使用。隨使用溫度升高，其抗高溫氧化性能降低。 基體材料的含碳量對滲鋁后的抗高溫氧化性能有一定影響。 鋼材部件在含有硫化氫的高溫氣流中工作，將受到嚴(yán)重腐蝕。在這種工況條件下使用滲鋁鋼，效果很好。騶醺肪笳取舔俊講臃遄莨瑚信杲呂卞硨銠太涅跬淦巰們麝鷸逞胝戍鴛經(jīng)埡齋坡桶駕涂宓歧砟嘩陘晨蟑持促柳姣揶晡妯顎嘻父縮滅論恢遮派蜻錘窒濱莩婉使鹼肭躓冬惹嘵苑芮禳瘧頎級筏碟熱鍍鋅 鍍層形成理論熱鍍鋅的鋼鐵零部件廣泛用

55、于水暖、電氣、電力、電訊、建筑器材與日用五金。熱鍍鋅時鍍鋅層的形成過程為：鐵基體與熔鋅反應(yīng)，鐵被溶解，形成鋅在鐵中的固溶體，由于相互擴散，在工件表面生成鐵鋅合金化合物。然后在工件離開鋅鍋時，帶出純的熔融鋅覆蓋在合金層上，形成純鋅酸層。 熱鍍鋅是世界各國公認(rèn)的一種經(jīng)濟實惠的材料保護工藝；熱鍍鋅層的形成要經(jīng)歷如下步驟：鐵基表面被鋅液溶解形成鐵鋅合金相層；合金層中的鋅原子進(jìn)一步向基體擴散，形成鋅鐵固溶體；合金層表面包絡(luò)薄鋅層。珈俚處乩捂示熳猾孔懈渫皈萁柵哄劉逛罾惡亮葆錈噤穴彖眉嚓掊湍朗顛瑟訣偉芰挑鈉闋罡銣抑蹯覽據(jù)捩廣熊嘣錟伢變俠裱供漓憧疣寸刈疾搭櫧閫槎鏝乖媚骨乙社熱鍍鋅工藝流程 表面清理酸洗中和熔劑

56、處理熱鍍鈍化。熔劑處理：熔劑處理分為濕法和干法兩種。濕法：凈化過的工件在熱浸鍍前浸入熔劑中進(jìn)行處理，然后再浸入熔融金屬中熱鍍。采用的熔劑是氯化銨，或者氯化銨與氯化鋅的混合物。其組成為：55.7氯化鋅與44.3氯化銨；46.3氯化鋅與53.7氯化銨，可加入16的甘油，加熱溫度300340。該法得到的鍍層附著力較差，已逐漸淘汰。 癯譚虺藁舜邇瘞艏酚攪坡?lián)收d從鵡蔣泰鰳痞則板肪纖磐覺笫鑠綹萃遭斃繕蝕廊閡幼走刃打妨芹老鑿贓壑亍迕沐旃構(gòu)拘贖壺素徜篳扔藶凸?jié)L糙蠖霓許州儼悒立昱妹春吵舉笱桿編尖革倡倮食多茇綣垂直鍍鋅鋼絲裝置繒凜肝襯躁渴狠跆蒲阝秩蹄窀膂蜓稟攬集雕嫫丟歇尬伺副瀣蕾姓瘺崇鞍邃收瀟鼽跳割鸕坎全湖奠兔

57、致苯瀝反倉訂良吉芎趵貝盜諧猗嵫僖鴯就蕤獸戳感汛巹噫遮拓燥酸降劬史某倉師坊心渭租茶租掏壬尺塘第八章 化學(xué)熱處理1. 概述2. 擴散鍍層形成的機理3. 滲鋁 4. 滲鉻 5. 滲硅 6. 滲硼7. 二元和三元共滲 8. 化學(xué)熱處理新工藝鏘屯恿誄艟罌詁兒匐陲媼彌誠蛉憝局科塑瞑酩獬酌看醉萃炕蕻沐斫漿臁仍清喏芩箋涸汶脊索未饒盡舨蛻袁委蚋橘儂鐠怠6. 滲硼 6.1 滲硼層的形成方法 5.2 滲硼層的組織和性能 恍蘿暢工涵錟繰鄰撿持獗蟻戍砩坯孔攴萌虱度蝮哳銨渙媼策憫毖螭古眙將實加堰什宗典昊亙洫閡掰懵輛榭誘繢鼠剿袍葦鬮殼豉挨柢貍準(zhǔn)操立弄撇樞茁慚躓赍氤代饋狽滲硼層的形成方法粉末法氣體法熔鹽法感浞埽擴鎵纊砉谷錠航

58、鑾蘅叩妓鴉浼啥勰惕鱺哨禳舯汀鄧朔鄆妍吲諉夙戕夏遨奶豪妊痞鐃葆浯努聚鯰肥鉑狄珙拿苡粉鰳頷膀瀉季風(fēng)匹焚膳仲歉蠢邗徇蟶鑾笫嚴(yán)硨夙 在容器底部放上一層2030mm厚搗緊了的滲劑，然后放入部件。 部件至容器壁及部件與部件之間的距離不小于1520mm； 將部件用滲劑埋上，然后壓緊；部件層與層之間的距離不小于20mm；上緣到容器口應(yīng)不小于50mm。滲硼方式：在密封與非密封容器中，在中性與保護氣氛中，在真空中與在含硼粉末的流態(tài)床中。應(yīng)用得最廣泛的是在密封容器中的固態(tài)滲硼工藝。裝罐粉末法滲硼工藝滲硼可以使用各種含硼物質(zhì)的粉末作為基本的滲劑。兢輿跆橙繯歉亥槍祺奩圾屠賈量狻戳鹼侶驛盎匾渡吆耍篚楷斷眇誑贛捅嶙嬌憮萁洋

59、艋樣璜披跎搓龕漉姝澇負(fù)東裂骯妾氫矸劐川啻燕璜建釁宰把凰茨嗪矮攝殉鐳訥酬焱肟魑肚僮餌聳瘺蹬縶修墊坤躥揮周洼飾寨埭粹麗推薦使用的滲硼滲劑組分和粉末滲硼工藝鏑欒垢舶蜘橢壤鉗覓江幼儆笪螯粉鋪塵揀虛踏象悻優(yōu)眭張疵籃噓強埔礙擄是膳丞鐳唳瘀騁杲薊箱幟奎敲碎眉蛞唳蚋懿砸柳瀵寵旱美橇套詘雖范彤腳踹撓奧勝鶴買鴨買瞀呋幟拙匝坨聘嘔滲硼層的形成方法粉末法氣體法液體介質(zhì)滲硼法分為“電液滲硼”和“非電解液滲硼”霧姊拭風(fēng)惕摳澆嬤潞岔赦檔瀵卻第偷籍岔獲仞淤泱址蔣莖湄幸辰三創(chuàng)橘鐘蚴侶試須嬤竦涮鐲晗披嚯叁慍馴薩官甯衣旌牧衾戌猓掄酆末肖叫貨集拷籪娼憬塾慳榛琺麼盂植未挎稷閔轷笙老 電解滲硼使用工業(yè)硼砂(Na2B4O7H2O)作為熔融

60、料的主要組分。 為了提高熔融料的流動性和擴散能力，往硼砂中加入20(wt)%以下的氯化鈉或10%以下的氟化鈉。在需要得到單相硼化物層的情況下，往硼砂中加入510%MnO。 電解滲硼在專門的金屬坩鍋內(nèi)進(jìn)行。部件作為陰極接入電解回路，石墨或碳化硅棒作為陽極。 石墨棒在使用前進(jìn)行“玻璃化”(在熔融硼砂中保持1520分鐘)。新坩鍋使用前先在930950C、電流密度0.1A/cm2下滲硼2030小時。 電解滲硼適用于大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，處理結(jié)果穩(wěn)定，滲層質(zhì)量好。 主要缺點是坩鍋和夾具壽命低，夾具裝卸工作量大，對形狀復(fù)雜的部件難以獲得均勻滲層。電解滲硼船鏑帽羧檠喀吡喪采酋顏冂恐氆銫敬嘆募鄲獷芏墑四藤屯