《模具材料與熱處理》課件-第三章 鋼的表面熱處理

鋼的熱處理

§3-3鋼的表面熱處理強化零件表面常用的熱處理方法有表面熱處理和化學熱處理兩種。汽車變速齒輪傳動齒輪軸在機械設備中，有許多零件是要求它們表面具有很高的硬度和耐磨性，而心部要具有足夠的塑性和韌性。實際生產(chǎn)中一般先通過選材和整體熱處理滿足心部的力學性能，然后通過表面熱處理和化學熱處理的方法強化零件表面，提高其力學性能，以達到零件“外硬內(nèi)韌”。表面熱處理一、表面淬火鋼的表面熱處理是指僅對鋼件表面進行熱處理，以改變表面層組織，滿足使用性能要求的熱處理工藝。

表面淬火是僅對工件表層進行淬火的熱處理工藝。（是強化材料表面的重要手段）

原理：通過快速加熱，使鋼的表層奧氏體化，在熱量尚未充分傳到零件中心時就立即予以冷卻淬火。

適用：中碳鋼、中碳合金鋼。

方法：火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬、電接觸加熱表面淬火、激光加熱表面淬火。1.感應淬火

原理：利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應使工件表面受到局部加熱，并進行快速冷卻的淬火工藝稱為感應加熱表面淬火。特點：（1）加熱速度快。（2）淬火質量好。（3）淬硬層深度易于控制，易實現(xiàn)機械化和自動化，適用于大批量生產(chǎn)。感應表面淬火應用：感應加熱表面淬火的應用2.火焰加熱表面淬火應用氧—乙炔(或其他可燃氣體)火焰對零件表面進行快速加熱并隨后快速冷卻的工藝稱為火焰加熱表面淬火。

特點：加熱溫度及淬硬層深度不易控制，易產(chǎn)生過熱和加熱不均勻，淬火質量不穩(wěn)定。不需要特殊設備，適用于單件或小批量生產(chǎn)?；鹧娲慊鹫f明：課后我會推送線上作業(yè)到學習通，大家要認真完成哦，我已設置系統(tǒng)自動改題、統(tǒng)計分數(shù)并排名。大家必須按時完成作業(yè)哦?。。∽鳂I(yè)：大家進入學習通完成線上作業(yè)二、化學熱處理化學熱處理——將工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。1.化學熱處理的基本過程（1）分解（2）吸收（3）擴散根據(jù)滲入元素分：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等?；瘜W熱處理（1）滲碳鋼的滲碳是將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。目的：提高鋼件表層的含碳量。滲碳后處理：淬火及低溫回火。

工藝路線：鍛造→正火→機械加工→滲碳→淬火+低溫回火分類：固體滲碳、鹽浴滲碳、氣體滲碳2.化學熱處理方法滲碳與滲氮氣體滲碳示意圖氣體滲碳——將工件置于氣體滲碳劑中進行滲碳的工藝。想一想：滲碳后的工件還要必須進行哪些熱處理？一般零件滲碳后，其表面含碳量控制在0.85%~1.05%，含碳量從表面到心部逐漸減少，心部仍保持原來的含碳量。仍為原來的亞共析組織。由表面向中心：過共析組織、共析組織、亞共析組織（過渡層），中心仍為原來的亞共析組織。

滲碳只改變工件表面的化學成分，要使工件表層具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的強度與良好的韌性，滲碳后的工件必須再進行淬火和低溫回火。（2）滲氮滲氮——在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件表面的化學熱處理工藝。目的：提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強度。1）滲氮與滲碳相比具有以下特點：

滲氮層具有很高的硬度和耐磨性滲氮層具有滲碳層所沒有的耐蝕性滲氮比滲碳溫度低，工件變形小滲氮工件的工藝路線：2）滲氮的方法

①氣體滲氮工件在氣體介質中進行滲氮稱為氣體滲氮。它是將工件放入密閉的爐內(nèi)，加熱到500~600℃，通入氨氣(NH3)，利用氨氣分解出活性氮原子進行滲氮的方法。滲氮層的顯微組織a)滲氮層及維氏硬度測試壓痕b)滲氮層中致密的針狀氮化物(白色)

②離子滲氮在低于一個大氣壓的滲氮氣氛中，利用工件（陰極）和陽極之間產(chǎn)生的輝光放電現(xiàn)象進行滲氮的工藝稱為離子滲氮。等離子滲氮

（3）碳氮共滲碳氮共滲——在一定溫度下，將碳、氮原子同時滲入工件表層奧氏體中，并以滲碳為主的化學熱處理工藝。碳氮共滲與滲碳相比，具有很多優(yōu)點。它不僅加熱溫度低，零件變形小，生產(chǎn)周期短，而且滲層具有較高的硬度、耐磨性和疲勞強度。高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下仍能保持高硬度和高耐磨性。這種性能