第8講熱處理工藝-表面化學(xué)熱處理

熱處理及工程材料二.化學(xué)熱處理

(ChemicalHeatTreatment)一)定義:將零件置于一定的化學(xué)介質(zhì)中,通過加熱、保溫,使介質(zhì)中一種或幾種元素原子滲入工件表層,以改變鋼表層的化學(xué)成分和組織的熱處理工藝。二)化學(xué)熱處理的基本過程:2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。3.擴(kuò)散:活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散,形成一定的擴(kuò)散層。1.分解:化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕三)化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件:1.滲入元素的原子必須是活性原子,而且具有較大的擴(kuò)散能力。2.零件本身具有吸收滲入原子的能力,

即對(duì)滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,形成化合物。四)化學(xué)熱處理的種類:滲碳;滲氮;碳氮共滲;滲硼;滲鋁;滲硫;滲硅;滲鉻等。1.鋼的滲碳(Carburizeofsteel)1)定義:向鋼的表面滲入碳原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。4)方法:固體、氣體、液體滲碳。

固體滲碳法示意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱

氣體滲碳法示意圖5)工藝:加熱溫度為900～950℃;

滲碳時(shí)間一般為3～9小時(shí);6)滲碳后的組織:

1%CP+Fe3CⅡ0.2%C

F+P少表面中心零件PP+F20鋼滲碳緩冷組織(化染)580表層珠光體+網(wǎng)狀滲碳體;中層珠光體;內(nèi)層鐵素體+珠光體7)滲碳后的熱處理工藝時(shí)間溫度930℃850℃方案1方案2滲碳淬火加熱7)滲碳后的熱處理工藝8)熱處理后的組織低碳M回+FM回+Cm+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種9)常用的鋼種:15、20、20Cr、20Mn2、

20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。20CrMnTi鋼滲碳層組織(化染)320滲碳體(白色塊狀)+高碳M(蘭色針狀)+殘余A(棕黃色)2.鋼的滲氮(Nitridationofsteel)1)定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。3)用鋼:中碳合金鋼。4)方法:氣體滲氮。5)工藝:加熱溫度500～600℃;

保溫時(shí)間0.3～0.5mm/20～50h。6)熱處理特點(diǎn):

滲氮前需調(diào)質(zhì)處理;

滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織

表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。

心部:S回。8)常用的鋼種:

35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA

(氮化王牌鋼)等。38CrMoAl氣體滲氮層組織(化染)650黃色區(qū):ε(Fe2-3N)+γ’(Fe4N);紅色區(qū):γ’(Fe4N);藍(lán)綠色區(qū):含氮索氏體+脈狀氮化物;

綠黃色區(qū):索氏體基體。越王勾踐劍春秋晚期越國青銅兵器,出土于湖北江陵楚墓。長55.7厘米，劍鍔鋒芒犀利，鋒能割斷頭發(fā)。

滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)名稱處理溫度(℃)處理時(shí)間(h)處理后是否需要熱處理滲碳900～9503～9需要滲氮500～60020～50不需要3.鋼的碳氮共滲---氰化處理

(Carbonitridingofsteel)1)定義:向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法:固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中溫低溫4)工藝:合金結(jié)構(gòu)鋼HRC53～60高溫氣體碳氮共滲800～8601～8以滲碳為主0.5～0.8mm淬火+低溫回火合金工具鋼HRC54～63中溫氣體碳氮共滲500～6001～6以滲氮為主0.1～0.4mm不需要材料性能名稱溫度(℃)時(shí)間(h)作用滲層熱處理20CrMnTi鋼碳氮共滲層組織(化染)100針狀M+殘余A;

混合M+殘余A;

板條M+針狀M20CrMnTi鋼碳氮共滲層組織1.針狀M+殘余A;2.混合M+殘余A;3.板條M+針狀M12320Cr2