【正文】 N])并被鋼件表面吸收、擴散形成一定厚度的滲氮層。 由于氨氣分解溫度較低，故通常的滲氮溫度在 500℃ ～ 580℃ 之間。鑒于此，許多精密零件非常適宜進行滲氮處理。 一般零件氮化工藝路線如下： 鍛造 → 退火 → 粗加工 → 調質 → 精加工 → 除應力 → 粗磨 →氮化 → 精磨或研磨。前者主要以滲碳為主，用于提高結構件 (如齒輪、蝸輪、軸類件 )的硬度、耐磨性和疲勞性；而后者以滲氮為主，主要用于提高工模具的表面硬度、耐磨性和抗咬合性。我國是稀土資源大國，大力發(fā)展稀土在化學熱處理領域的應用，可充分發(fā)揮資源優(yōu)勢以獲得最佳的技術、經濟效果。先進熱處理技術正走向定量化、智能化和精確控制的新水平，各種工程和功能新材料、新工藝，為熱處理技術提供了更加廣闊的應用領域和發(fā)展前景。而可控氣氛則是實現(xiàn)無氧化加熱的最主要措施。從而也可以減少零件熱處理后的機加工余量及表面的清理工作。因此，“吸熱式”氣氛的制備，均要采用有觸媒劑 (催化劑)的高溫反應爐產生化學反應。由于反應時放出大量熱量，故稱為放熱式氣氛。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 真空熱處理 真空熱處理是在 ～ 的工藝。 1. 真空熱處理的優(yōu)越性 真空熱處理是和可控氣氛并駕齊驅的應用面很廣的無氧化熱處理技術，也是當前熱處理生產技術先進程度的主要標志之一。工件在真空中加熱時，升溫速度緩慢，因而工件內外溫度均勻，所以處理時變形較小。在真空中加熱時，工件表面的氧化物、油污發(fā)生分解并被真空泵排出，因而可得到表面光亮的工件。真空熱處理的脫氣作用，有利于改善鋼的韌性，提高工件的使用壽命。而且淬火介質也由最初僅能氣淬，發(fā)展到現(xiàn)在的油淬、水淬、硝鹽淬火等。當電壓調整到 400V～ 800V時，氨即電離分解成氮離子、氫離子和電子，并在工件表面產生輝光放電現(xiàn)象。此外，離子滲氮節(jié)約能源，滲氮氣體消耗少，操作環(huán)境無污染；滲氮速度快，是普通氣體氮化的 3～ 4倍。 離子滲碳的硬度、疲勞強度、耐磨性等力學性能比傳統(tǒng)滲碳方法都高，而且滲碳速度快，特別是對狹小縫隙和小孔能進行均勻的滲碳，滲碳層表面碳濃度和滲層深度容易控制，工件不易產生氧化；表面潔凈，耗電省和無污染。 形變熱處理的強化機理是：奧氏體形變使位錯密度升高，由于動態(tài)回復形成穩(wěn)定的亞結構，淬火后獲得細小的馬氏體，板條馬氏體數(shù)量增加，板條內位錯密度升高，使馬氏體強化。 根據形變與相變的關系，形變熱處理可分為三種基本類型：在相變前進行形變；在相變中進行形變；在相變后進行形變。此工藝能獲得較明顯的強韌化效果，與普通淬火相比，強度可提高 10%～ 30%，塑性可提高 40%～ 50%，韌性成倍提高，見表 64。圖 中溫形變熱處理示意圖。 形變熱處理在機械工業(yè)中的應用和發(fā)展速度很快，零件的類型和材料的品種不斷擴大。高溫變形淬火對鋼性能的影響見表 64。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 另外，對其他的零件，如軸承、汽輪機的渦輪盤以及某些結構零件，如活塞銷，扭力桿、螺釘?shù)鹊?，采用不同形式的形變熱處理對于改善其質量，提高工作的可靠性，延長使用壽命，均具有廣闊的前景。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 例如，為了提高零件、刀具、工具和模具的耐磨性和使用壽命，可以利用 CVD法在其表面沉積一層碳化鈦覆層。 由于化學氣相沉積反應溫度高，并需要通入大量氫氣，操作不當易產生爆炸，而且工件易產生氫脆，排出的廢氣含有 HCl危害氣體等缺點，近年來發(fā)展了物理氣相沉積方法。 4 4 2 2T iCl CH H T iC 4 H Cl H? ? ??? ? ? 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 小 結 鋼的熱處理是提高機械產品質量，充分發(fā)揮現(xiàn)有材料的潛力的重要工藝方法，是鋼的熱處理理論在生產實踐中的具體應用。 第 6章 鋼的熱處理工藝 本 章 習 題 1. 何謂鋼的退火？退火種類及用途如何？ 2. 何謂鋼的正火？目的如何？有何應用？ 3. 在生產中為了提高亞共析鋼的強度，常用的方法是提高亞共析鋼中珠光體的含量，問應該采用什熱處理工藝？ 4. 淬火的目的是什么？淬火方法有幾種？比較幾種淬火方法的優(yōu)缺點？ 5. 試述亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。 12. 兩個含碳量為 %的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780℃ 和 900℃ 并保溫相同的時間，奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速冷至室溫。試問應選擇什么材料及熱處理工藝？ 15. 用 T10鋼制造形狀簡單的車刀，其工藝路線為鍛造 →熱處理 →機加工 →熱處理 →磨加工。 20. 在 C曲線中分別畫出獲得珠光體、珠光體 +馬氏體、貝氏體、馬氏體 +貝氏體等組織的冷卻工藝曲線。 :25:3606:25Feb2310Feb23 1故人江海別，幾度隔山川。 。 , February 10, 2023 很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。 :25:3606:25:36February 10, 2023 1意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 2023年 2月 10日星期五 6時 25分 36秒 06:25:3610 February 2023 1空山新雨后，天。 。 :25:3606:25Feb2310Feb23 1世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。 2023年 2月 10日星期五 6時 25分 36秒 06:25:3610 February 2023 1做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。 :25:3606:25:36February 10, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 , February 10, 2023 雨中黃葉樹，燈下白頭人。 (2) 指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。 要求：①說明每道熱處理工序的作用；②分析組織變化的全過程。試問鍛后應進行何種熱處理？為什么？ 10. 現(xiàn)有一批 45鋼普通車床傳動齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理① →機械加工 →熱處理② →高頻淬火 →回火。熱處理是金屬材料最經濟、有效的強化手段。它具有沉積溫度低、沉積速度快、滲層成分和結構可控制、無公害等特點。其反應原理是四氯化鈦加熱變成蒸氣，通入反應室后由氫氣將金屬元素還原，這時由設備中直流高壓的陽極和陰極之間的輝光放電產生的帶電粒子將鈦蒸氣和碳氫化合物 (甲烷、甲苯 )離子化并產生化學反應： 其中產生的 HCl被抽出反應室。它雖然是主要針對磨損和腐蝕，但隨著社會發(fā)展和人類生活需求的提高，產品的外觀裝飾顯得越來越重要，所以表面處理工藝也得到迅速的發(fā)展。某廠對柴油機 40Cr鋼連桿采用鍛熱淬火新工藝，可使熱處理工效提高 3倍，質量穩(wěn)定，綜合力學性能良好?？赏瑫r提高強度、塑性、沖擊韌性及疲勞強度。因此它主要用于要求高強度和高耐磨性的零件和工具，如飛機起落架、刃具、模具和重要的彈簧等。圖 溫形變熱處理示意圖?，F(xiàn)僅介紹相變前形變的高溫形變熱處理和中溫形變熱處理。彌散析出的碳氮化物阻止奧氏體長大，轉變后的馬氏體板條更加細化，產生細晶強化。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 形變熱處理 所謂形變熱處理，就是將形變強化與相變強化綜合起來的一種復合強韌化處理方法。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 離子滲氮示意圖 1— 真空容器 2— 直流電源 3— 測溫裝置系統(tǒng) 4— 真空泵 5— 滲劑氣體調節(jié)裝置 6— 待處理工件 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 2. 離子滲碳 離子滲碳是將工件裝入溫度在 900℃ 以上的真空爐內，在通入碳氫化合物(CH4或 C3H8)的氣氛中加熱，同時在工件 (陰極 )和陽極之間施加高壓直流電，產生輝光放電使活化的碳被離子化，在工件附近加速從而轟擊工件表面進行滲碳。 離子滲氮表面形成的氮化層具有優(yōu)異的力學性能，如高硬度，高耐磨性，良好的韌性和疲勞強度等，使得離子滲氮零件的使用壽命成倍提高。 1. 離子滲氮 離子滲氮是在真空室內進行的 (見圖 )，工件接高壓直流電源的負極，真空鐘罩接正極。 2. 真空熱處理應用 由于真空熱處理本身所具備的一系列特點，因此這項新的工藝技術得到了突飛猛進的發(fā)展。 ④ 脫氣作用。真空中氧的分壓很低，金屬在加熱時的氧化過程受到有效抑制，可以實現(xiàn)無氧化加熱，減少工件在熱處理加熱過程中的氧化、脫碳現(xiàn)象。據國內外經驗，工件真空熱處理的畸變量僅為鹽浴加熱淬火的三分之一，因而它還屬于清潔和精密生產技術范疇。提高材料性能；還具有便于自動化、柔性化和清潔熱處理等優(yōu)點。 3. 滴注式氣氛 用液體有機化合物 (如甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、三乙醇胺等 )混合滴入或與空氣混合后噴入高溫熱處理爐內所得到的氣氛稱為“滴注式氣氛”。吸熱式氣氛主要用作滲碳氣氛和高碳鋼的保護氣氛?？煽貧夥諢崽幚硪殉蔀樽畛墒斓模诖笈可a條件下應用最普遍的熱處理技術之一。也可以對加熱過程的工件提供保護。 第 6章 鋼的熱處理工藝 可控氣氛熱處理 在爐氣成分可控的熱處理爐內進行的熱處理稱為可控氣氛熱處理。 氣相用稀土碳氮共滲劑的配制原則，是在碳氮共滲劑的基礎上加入含稀土的有機溶劑，混溶后的共滲劑按一定要求滴入普通滴注式氣體滲碳 (氮 )爐，即可實現(xiàn)稀土碳氮共滲，也可以將碳氮共滲劑和含稀土的有機溶劑分別滴入爐內來實現(xiàn)稀土碳氮共滲。 催滲技術作為一種能縮短化學熱處理的工藝過程周期和提高滲層質量的方法，能顯著地提高生產效率，自 20世紀 80年代，我國學者首先發(fā)現(xiàn)稀土催滲現(xiàn)象后，催滲研究就在我國蓬勃發(fā)展起來。碳氮共滲零件的性能介于滲碳與滲氮零件之間。 滲氮主要缺點是工藝時間太長，例如得到 ～ ，一般為 20h～ 50h，而得到相同厚度的滲碳層只需要 3h左右。例如 38CrMoAl 鋼制造的軸類零件，要獲得 ～ 滲氮層深度，滲氮保溫時間需 50h以上。氮和許多合金元素如 Cr、 Mo、 Al等均能形成細小的氮化物。 常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲 (軟氮化 )等。其目的是提高零件表面硬度 (可達 1000HV～ 1200HV)、耐磨性、疲勞強度、熱硬性和耐蝕性等。 例：某汽車變速箱齒輪采用 20CrMnTi鋼制造，其制造工藝如下： 下料 →鍛造 →正火 →粗車并銑齒成型 →精銑齒輪 →滲碳淬火 +低溫回火 →研磨 →入庫。淬火加回火后，滲碳層的組織由高碳回火馬氏體、碳化物和少量殘余奧氏體組成，其硬度可達到 58HRC～ 64HRC，具有高的耐磨性。一次淬火加熱溫度一般為心部的以上，目的是細化心部組織，同時消除表層的網狀碳化物。淬火溫度的選擇應兼顧表層和心部。直接淬火法 工藝簡單、生產效率高、成本低、氧化脫碳傾向小。 3. 滲碳后的熱處理 工件滲碳后必須進行適當?shù)臒崽幚?，否則就達不到表面強化的目的。 圖 低碳鋼滲碳緩冷后的顯微組織 鋼的化學熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 根據滲層組織和性能的要求，一般零件表層含碳量最好控制在 %～%之間，若含碳量過高，會出現(xiàn)較多的網狀或塊狀碳化物，則滲碳層變脆，容易脫落；含碳量過低，則硬度不足，耐磨性差。滲碳后滲層中的含碳量表面最高 (約 %)，由表及里逐漸降低至原始含碳量。目前，廣泛應用的是氣體滲碳法。 第 6章 鋼的熱處理工藝 滲碳 將鋼放入滲碳的介質中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。 鋼的表面熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 鋼的化學熱處理 化學熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質中保溫，使介質中的一種或幾種元素原子滲入工件表層，以改變鋼件表層化學成分和組織，進而達到改進表面性能，滿足技術要求的熱處理工藝。 鋼的表面熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 火焰加熱表面熱處理 火焰加熱表面淬火是一種利用乙炔 — 氧氣或煤氣 — 氧氣混合氣體的燃燒火焰，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，隨后以浸水和噴水方式進行激冷，使工件表層轉變?yōu)轳R氏體而心部組織不變的工藝方法。 一般感應加熱淬火零件的加工工藝路線為：下料 →鍛造 →退火或正火 →粗加