【正文】 06:25:3606:25:3606:252/10/2023 6:25:36 AM 1成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。 (1) 寫出其中熱處理工序的名稱及作用。 2. 物理氣相沉積法 物理氣相沉積是把金屬蒸氣離子化后在高壓靜電場中使離子加速并直接沉積于金屬表面形成覆層的方法，簡稱 PVD法。對(duì)彈簧類零件采用高溫形變淬火是強(qiáng)化彈簧的有效方法。此外，奧氏體形變后位錯(cuò)密度增加，為碳氮化物彌散析出提供了條件，獲得彌散強(qiáng)化效果。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 離子滲擴(kuò)熱處理 離子滲擴(kuò)熱處理是利用陰極 (工件 )和陽極間的輝光放電產(chǎn)生的等離子體轟擊工件，使工件表層的成分、組織及性能發(fā)生變化的熱處理工藝。真空熱處理不僅可實(shí)現(xiàn)鋼件的無氧化、無脫碳，而且還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無污染和工件的少畸變?？s短生產(chǎn)周期，節(jié)能、省時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益。 碳氮共滲件常選用低碳或中碳鋼及中碳合金鋼，共滲后可直接淬火和低溫回火，其滲層組織為：細(xì)片 (針 )回火馬氏體加少量粒狀碳氮化合物和殘余奧氏體，硬度為 58HRC～ 63HRC；心部組織和硬度取決于鋼的成分和淬透性。滲氮主要通過在工件表面形成氮化物層來提高工件硬度和耐磨性。 滲碳件淬火后都要在 160℃ ～ 180℃ 范圍內(nèi)進(jìn)行低溫回火。該部位可采取鍍銅或涂抗?jié)B涂料的方法來防止?jié)B碳，也可采取多留加工余量的方法，待零件滲碳后在淬火前去掉該部位的滲碳層 (即退碳 )。目前，生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的化學(xué)熱處理是滲碳、滲氮和碳氮共滲。其缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，形狀復(fù)雜的零件處理比較困難。由于交流電的“集膚效應(yīng)”，靠近工件表面電流密度最大，而工件心部電流幾乎為零。因?yàn)檫@種回火脆性產(chǎn)生后無法消除，所以也稱它為不可逆回火脆性。在生產(chǎn)中低溫回火大量應(yīng)用于工具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳工件、表面淬火工件等。 回火的目的是為了穩(wěn)定工件組織和尺寸，減小或消除淬火應(yīng)力，提高鋼的塑性和韌性，獲得工件所需的力學(xué)性能，以滿足不同工件的性能要求。另外，對(duì)于形狀復(fù)雜、要求淬火變形小的工件 (如精密模具、量具等 )，如果選用淬透性較高的鋼，則可以在較緩和的介質(zhì)中淬火，減小淬火應(yīng)力，因而工件變形較小。此法通常用于測定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的淬透性，也可用于測定彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼的淬透性?，F(xiàn)在改進(jìn)為在略低于 Ms點(diǎn)的溫度分級(jí)。油適用于形狀復(fù)雜的合金鋼工件的淬火以及小截面、形狀復(fù)雜的碳鋼工件的淬火。 鋼的普通熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 鋼的理想淬火冷卻曲線 目前工廠中常用的淬火冷卻介質(zhì)，主要是水、油。若加熱溫度過高，則引起奧氏體晶粒粗化，淬火后得到的馬氏體組織也粗大，從而使鋼的性能嚴(yán)重脆化。正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，減少亞共析鋼中鐵素體含量，使珠光體含量增多并細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。 2. 等溫退火 將鋼件或毛坯加熱至 Ac3(或 Ac1)以上 20℃ ～ 30℃ ，保溫一定時(shí)間后，較快地冷卻至過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”溫度附近并保溫 (珠光體轉(zhuǎn)變區(qū) )，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w后，再緩慢冷卻下來，這種熱處理方式為等溫退火。 教學(xué)要求：本章要求學(xué)生在掌握鋼的熱處理原理的基礎(chǔ)上，熟悉常用熱處理工藝 (退火、正火、淬火、回火、表面淬火和化學(xué)熱處理 )的目的及其應(yīng)用范圍；明確熱處理在機(jī)械零件加工制造過程中的地位和作用，并能合理地制定典型零件 (齒輪、軸 )的加工工藝路線。 根據(jù)鋼的成分和退火的目的、要求的不同，退火又可分為完全退火、等溫退火、球化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火等。因去應(yīng)力退火溫度低、不改變工件原來的組織，故應(yīng)用廣泛。正火工藝示意圖如圖 。 2) 淬火加熱保溫時(shí)間 加熱保溫時(shí)間的影響因素比較多，它與加熱爐的類型、鋼種、工件尺寸大小等有關(guān)，一般根據(jù)熱處理手冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)公式確定。 油：油也是一種常用的淬火介質(zhì)。缺點(diǎn)是在水中淬火應(yīng)力大，工件容易變形開裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透直徑小，大型工件不易淬透。同樣形狀和尺寸的工件，用不同的鋼材制造，在相同的條件下淬火，淬透層較深的鋼，其淬透性較好。它是指圓柱形試樣在某種淬火介質(zhì)中淬火時(shí)，心部剛好為半馬氏體組織的最大圓柱形直徑，用 D0表示。但奧氏體晶粒長大，生成的馬氏體也會(huì)比較粗大，會(huì)降低鋼材常溫下的力學(xué)性能。決定工件回火后的組織和性能最重要的因素是回火溫度。高溫回火后鋼具有強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能，硬度為 25HRC～ 35HRC，廣泛應(yīng)用于中碳結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼制造的各種受力比較復(fù)雜的重要結(jié)構(gòu)零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車半軸、機(jī)床齒輪及主軸等。這種工件只需要一定厚度的表層得到強(qiáng)化，表層硬而耐磨，心部仍可保留高韌性狀態(tài)。高頻加熱表面淬火主要用于中小模數(shù)齒輪和軸類零件；中頻加熱表面淬火主要用于曲軸、凸輪和大模數(shù)齒輪；工頻加熱表面淬火主要用于冷軋輥和車輪等。 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(jìn)行激冷，使工件表層轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而心部組織不變的工藝方法。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。淬火溫度的選擇應(yīng)兼顧表層和心部。其目的是提高零件表面硬度 (可達(dá) 1000HV～ 1200HV)、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。 滲氮主要缺點(diǎn)是工藝時(shí)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。 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(nèi)進(jìn)行的熱處理稱為可控氣氛熱處理。 3. 滴注式氣氛 用液體有機(jī)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?zé)崽幚頎t內(nèi)所得到的氣氛稱為“滴注式氣氛”。 ④ 脫氣作用。 鋼的熱處理新技術(shù) 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(diào)節(jié)裝置 6— 待處理工件 鋼的熱處理新技術(shù) 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(nèi)，在通入碳?xì)浠衔?CH4或 C3H8)的氣氛中加熱，同時(shí)在工件 (陰極 )和陽極之間施加高壓直流電，產(chǎn)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(jìn)行滲碳。圖 溫形變熱處理示意圖。它雖然是主要針對(duì)磨損和腐蝕，但隨著社會(huì)發(fā)展和人類生活需求的提高，產(chǎn)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。試問鍛后應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？為什么？ 10. 現(xiàn)有一批 45鋼普通車床傳動(dòng)齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理① →機(jī)械加工 →熱處理② →高頻淬火 →回火。 :25:3606:25:36February 10, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 2023年 2月 10日星期五 6時(shí) 25分 36秒 06:25:3610 February 2023 1空山新雨后，天。 :25:3606:25Feb2310Feb23 1故人江海別，幾度隔山川。 第 6章 鋼的熱處理工藝 本 章 習(xí) 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(yīng)用？ 3. 在生產(chǎn)中為了提高亞共析鋼的強(qiáng)度，常用的方法是提高亞共析鋼中珠光體的含量，問應(yīng)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(diǎn)？ 5. 試述亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 另外，對(duì)其他的零件，如軸承、汽輪機(jī)的渦輪盤以及某些結(jié)構(gòu)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?duì)于改善其質(zhì)量，提高工作的可靠性，延長使用壽命，均具有廣闊的前景。此工藝能獲得較明顯的強(qiáng)韌化效果，與普通淬火相比，強(qiáng)度可提高 10%～ 30%，塑性可提高 40%～ 50%，韌性成倍提高，見表 64。此外，離子滲氮節(jié)約能源，滲氮?dú)怏w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。在真空中加熱時(shí)，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。由于反應(yīng)時(shí)放出大量熱量，故稱為放熱式氣氛。先進(jìn)熱處理技術(shù)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(shù)提供了更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。鑒于此，許多精密零件非常適宜進(jìn)行滲氮處理。滲碳淬火并低溫回火是最終熱處理，目的是提高齒輪的抗磨損性能和抗接觸疲勞性能。 鋼的化學(xué)熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 零件滲碳終了出爐后緩慢冷卻，然后再重新加熱淬火，這稱為一次淬火法 [見圖 (c)]。氣體滲碳介質(zhì)可分為兩大類：一是液體介質(zhì) (含有碳?xì)浠衔锏挠袡C(jī)液體 )，如煤油、苯、醇類和丙酮等，使用時(shí)直接滴入高溫爐罐內(nèi)，經(jīng)裂解后產(chǎn)生活性碳原子；二是氣體介質(zhì)，如天然氣、丙烷氣及煤氣等，使用時(shí)直接通入高溫爐罐內(nèi)，經(jīng)裂解后用于滲碳。精加工之前的調(diào)質(zhì)熱處理有兩個(gè)重要目的：第一個(gè)目的是賦予主軸 (整體 )良好的綜合力學(xué)性能；第二目的是調(diào)整好表層組織，為感應(yīng)加熱淬火作組織準(zhǔn)備。因此，通過改變交流電的頻率，可以得到不同厚度的淬硬層，生產(chǎn)中一般根據(jù)工件尺寸大小及所需淬硬層的深度來選用感應(yīng)加熱的頻率，見表 63。 鋼的普通熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 鋼的韌性與回火溫度的關(guān)系 鋼的普通熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 鋼的表面熱處理 許多機(jī)器零件，如齒輪、凸輪、曲軸等是在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷下工作，同時(shí)受到強(qiáng)烈的摩擦、磨損和沖擊。高溫回火的組織為回火索氏體，即細(xì)粒狀滲碳體和鐵素體。 第四階段 (400℃ 以上 )：滲碳體的聚集長大與相的再結(jié)晶。 ② 合金元素：除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后，降低臨界冷卻速度，使過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼的淬透性往往比碳鋼要好。例如淬透性值 ，即表示在淬透性帶上距末端 5mm處的硬度值為 40HRC， 即表示距末端 10mm～ 15mm處的硬度值為 35HRC。 淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。 鋼的普通熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 不同淬火方法示意圖 1— 單介質(zhì)淬火 1— 雙介質(zhì)淬火 3— 分級(jí)淬火 4— 等溫淬火 1) 單介質(zhì)淬火 工件在一種介質(zhì)中冷卻，如水淬、油淬。但這兩種水基淬火介質(zhì)在低溫區(qū) (300℃ ～ 200℃ )的冷卻速度亦很快。因此加熱溫度過高是不適宜的。正火后組織為鐵素體 +索氏體，當(dāng)含碳量大于 %時(shí)，正火后組織為索氏體。它是將鋼加熱到 400℃ ～ 500℃ (Ac1溫度以下 )，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻到室溫的工藝方法。通常用來改變零件整體的組織和性能。 第 6章 鋼的熱處理工藝 鋼的熱處理工藝是指根據(jù)鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律所制定的鋼在熱處理時(shí)具體的加熱、保溫和冷卻的工藝參數(shù)。 3. 球化退火 球化退火是將鋼件或毛坯加熱到略高于 Ac1 的溫度，經(jīng)長時(shí)間保溫，使鋼中二次滲碳體自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀 (或稱球狀 )滲碳體，然后以緩慢的速度冷卻到室溫的工藝方法。對(duì)于含碳量大于%的碳鋼和合金工具鋼中存在的網(wǎng)狀滲碳體，正火可減少二次滲碳體量，并使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化退火作組織準(zhǔn)備。 共析鋼和過共析鋼在淬火加熱之前已經(jīng)球化退火了，故加熱到 Ac1以上 30℃～ 50℃ 不完全奧氏體化后，其組織為奧氏體和部分未溶的細(xì)粒狀滲碳體顆粒。淬火零件易變形開裂，因而適用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。其特點(diǎn)是沸點(diǎn)高，冷卻能力介于水、油之間，常用于等溫淬火和分級(jí)淬火，處理形狀復(fù)雜、尺寸小、變形要求嚴(yán)格的工件等。例如，高碳鋼模具在 160℃ 的堿浴中分級(jí)淬火，既能淬硬，變形又小，所以應(yīng)用很廣泛。試驗(yàn)時(shí)將 25 100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱至奧氏體狀態(tài)后迅速取出置于試驗(yàn)裝置上，對(duì)末端噴水冷卻，試樣上距末端越遠(yuǎn)的部分，冷卻速度越小，因此硬度值越低。例如承受彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷的軸類零件，其外層承受應(yīng)力最大，軸心部分應(yīng)力較小，因此選用淬透性較小的鋼，淬透工件半徑的 1