單元六 鋼的表面熱處理

單元六鋼的表面處理一、鋼的表面淬火

表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法?；鹧婕訜岣袘訜岜砻娲慊鹉康模孩?/p>

使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;②

心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉、摩擦和沖擊的零件。軸的感應加熱表面淬火1、表面淬火用材料⑴0.4-0.5%C的中碳鋼。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過高，心部韌性下降；⑵

鑄鐵提高其表面耐磨性。機床導軌表面淬火齒輪2、預備熱處理⑴工藝：對于結構鋼為調質或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。⑵目的:①為表面淬火作組織準備；②

獲得最終心部組織?；鼗鹚魇象w索氏體3、表面淬火后的回火采用低溫回火，溫度不高于200℃?；鼗鹉康臑榻档蛢葢?，保留淬火高硬度、耐磨性。4、表面淬火+低溫回火后的組織表層組織為M回；心部組織為S回(調質)或F+S(正火)。感應加熱表面淬火感應淬火機床感應加熱表面淬火示意圖5、表面淬火常用加熱方法⑴感應加熱:利用交變電流在工件表面感應巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。高頻感應加熱表面淬火感應加熱分為：①高頻感應加熱頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm傳動軸連續(xù)淬火感應器感應加熱表面淬火齒輪的截面圖②中頻感應加熱頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm。各種感應器中頻感應加熱表面淬火的機車凸輪軸③工頻感應加熱頻率為50Hz,淬硬層深度10-15mm各種感應器感應穿透加熱⑵火焰加熱:利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質量不易控制。⑶激光熱處理:利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高，質量好。火焰加熱表面淬火示意圖激光表面熱處理火焰加熱表面淬火激光表面熱處理二、鋼的化學熱處理化學熱處理是將工件置于特定介質中加熱保溫，使介質中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織,進而改變其性能的熱處理工藝。與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分?；瘜W熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。根據(jù)滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。

可控氣氛滲碳爐滲碳回火爐（一）化學熱處理的基本過程

1、介質(滲劑)的分解:分解的同時釋放出活性原子。如：滲碳CH4→2H2+[C]

氮化2NH3→3H2+2[N]2、工件表面的吸收:活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。3、原子向內部擴散。

氮化擴散層（二）鋼的滲碳

是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。1、滲碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。2、滲碳用鋼為含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。經(jīng)滲碳的機車從動齒輪氣體滲碳法示意圖3、滲碳方法⑴氣體滲碳法將工件放入密封爐內，在高溫滲碳氣氛中滲碳。滲劑為氣體(煤氣、液化氣等)或有機液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點:質量好,效率高；缺點:滲層成分與深度不易控制。⑵固體滲碳法將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。滲劑為木炭。優(yōu)點：操作簡單；缺點：滲速慢，勞動條件差。⑶真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳氣體加熱滲碳。優(yōu)點:表面質量好,滲碳速度快。真空滲碳爐4、滲碳溫度：為900-950℃。滲碳層厚度（由表面到過度層一半處的厚度）：一般為0.5-2mm。低碳鋼滲碳緩冷后的組織滲碳層表面含碳量：以0.85-1.05為最好。滲碳緩冷后組織：表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ;心部為F+P;中間為過渡區(qū)。5、滲碳后的熱處理淬火+低溫回火,回火溫度為160-180℃。淬火方法有：⑴預冷淬火法滲碳后預冷到略高于Ar1溫度直接淬火。滲碳后的熱處理示意圖⑵一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。⑶二次淬火法：即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30-50℃，細化心部；第二次加熱為Ac1+30-50℃，細化表層。

滲碳后的熱處理示意圖常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50℃淬火+低溫回火。此時組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透時）滲碳淬火后的表層組織M+F（三）鋼的氮化

氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。1、氮化用鋼井式氣體氮化爐為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。常用鋼號為38CrMoAl。2、氮化溫度為500-570℃氮化層厚度不超過0.6-0.7mm。3、常用氮化方法氣體氮化法與離子氮化法。氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。離子氮化法是在電場作用下，使電離的氮離子高速沖擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時間短，氮化層脆性小。離子氮化爐離子氮化法4、氮化的特點及應用⑴

氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。⑵

疲勞強度高。由于表面存在壓應力。氮化層組織38CrMoAl氮化層硬度⑶工件變形小。原因是氮化溫