【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(chǎng)中使離子加速并直接沉積于金屬表面形成覆層的方法，簡(jiǎn)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(yáng)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(wú)氧化、無(wú)脫碳，而且還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)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(lái)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(lái)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(wú)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(cè)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(cè)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(lái)，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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)，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(cè)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(yáng)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?gòu)亩Z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(lái)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(guó)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(zhǎng)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(wú)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(lái)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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)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(jiǎn)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