【文章內(nèi)容簡介】 N] ②吸收 工件表面吸收活性原子，進入晶格 內(nèi)形成固溶體或化合物。 ③擴散 在一定溫度，由表面向內(nèi)部擴散。 (1)鋼的滲碳 指向鋼的表面滲入碳原子的過程 ①目的 表層 C%由 ～ %↑ 到 ～ % 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應用： 適用于表面有較高耐磨性要求，并承受較大沖 擊載荷的 低碳、低合金鋼件 。如齒輪、活塞銷 ③滲碳方法 滲碳 生產(chǎn)率高，勞動條件好； 滲碳過程容易控制； 適用于大批量生產(chǎn)。 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。 滲碳劑： 木炭粉 +碳酸鹽 ④滲碳工藝參數(shù) 特點： 設(shè)備、操作簡單； 滲速慢、勞動條件差、質(zhì)量 不易控制； ℃ 用于單件、小批量生產(chǎn)。 滲碳溫度、時間 T℃ 過高： A晶粒顯著長大，且滲碳后冷卻時易變形 Ac3以上，通常為 900～ 950℃ T℃ 過低：滲碳速度太慢，生產(chǎn)率低； ⑥滲碳后熱處理： 淬火 +低溫回火處理 工件 預冷 至 850～ 880℃ 淬火， 180～ 200℃ 回火 預冷目的： 減少淬火變形及開裂； 減少 A殘 ，提高表層硬度 (表層析出一些碳化 物，降低 A的含碳量 ) ⑤滲碳后的慢冷組織 過共析組織 (P+Fe3CⅡ )、共析組織 (P)、過渡區(qū)亞共 析組織 (P+F)和原始亞共析組織 (F+P) (s) 滲碳層厚度一般 ～ ， 3～ 9小時 ： 滲碳緩冷后 第一次加熱為 Ac3+30～ 50℃ ， 細化心部； 第二次加熱為 Ac1+30～ 50℃ ， 細化表層。 ： 即滲碳緩冷后重新加熱淬火。 特點： 晶粒細化 (重新加熱 A化 )，性能 ↑。 特點： 工藝復雜，成本高； 工件經(jīng)反復加熱冷卻后易產(chǎn)生 變形和開裂。 特點： ⅰ )操作簡單、成本低、生產(chǎn)率高， ⅱ )適用于滲碳件心部和表層都不過熱的情況。 用于比較重要的零件，如高速柴油機齒輪等。 用于少數(shù)對性能要求特別高的工件。 ⑦熱處理后組織 表層： M回 ＋粒狀碳化物＋少量 A殘 硬度 58～ 64HRC 心部： 低碳鋼 P+F 硬度 10～ 15HRC ⑧滲碳工件工藝路線 (2)鋼的滲氮 在一定 溫度下 (一般在 Ac1溫度以下 ) 使活性氮原子 滲入工件表面的化學熱處理工藝 目的： 提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞性能、耐蝕 性及熱硬性。 低碳合金鋼 低碳 M回 ＋ F 硬度 35～ 45HRC 鍛造 → 正火 → 機加工 → 滲碳 → 淬火 +低溫回火 → 精加工 種類： 氣體滲氮、離子滲氮 ①氣體滲氮 ⅰ )溫度低 常用 550～ 570℃ ，遠低于滲碳溫度。 原因： N在鐵素體中有一定的溶解能力 ⅱ )時間長 20～ 50h， 氮化層厚度為 ～ ⅲ )滲氮前需進行調(diào)質(zhì)預處理 目的： 改善機加工性能和獲得 均勻的回火 S組織， 保證較高的強度和韌性。 N化物 (Fe4N、 Fe23N)→過飽和 N的固溶體 →回火 S ⅰ )高的硬度、耐磨性和熱硬性 原因： 合金氮化物硬度高達 1100HV，大于碳化物； 彌散 N化物在 600～ 650℃ 下不聚集、不粗化。 ⅱ )高的疲勞極限 工件表面產(chǎn)生殘余壓應力，疲勞極限提高 15%～ 35% ⅴ )滲氮層脆性大；要使用專用合金鋼。 ⅲ )良好的抗咬合性能及抗蝕性 氮化物化學穩(wěn)定性高。 ⅳ )小變形 滲氮溫度低，不需進行 任何其它熱處理。 ： 用于 交變載荷 下并要求 耐磨 的重要結(jié)構(gòu)件，如 高速傳動的精密齒輪、曲軸、高精度機床主軸； 高溫下 工作的耐熱、耐蝕、耐磨零件，如齒輪 套、閥門、排氣閥等。 ： 需選用與 N親合力大的 A Cr、 Mo、 Ti、 V等合金元素的合金鋼。 如 38CrMoAlA、 35CrAlA、 38CrMo等 鍛造 →正火 (或退火 ) →粗加工 →調(diào)質(zhì) →精加工 → 去應力 →粗磨 →氮化 →精磨或研磨 ②離子滲氮 滲氮速度快、生產(chǎn)周期短、滲氮層質(zhì)量高、工件變 形小、對材料的適應性強，投資高。 (3)碳氮共滲 以 滲碳為主 ⅰ )共滲溫度低、時間短，生產(chǎn)效率高，變形小。 ①工藝 時間： 1～ 2h， 滲層 深度為 ～ (較薄 )。 共滲溫度： 820～ 860℃ 。 淬火 +低溫回火 ②特點 ⅱ )表面 硬度、耐磨性、疲勞強度和耐腐性高于滲碳件。 氮的高碳 M回 組織，硬度達 58～ 63HRC。 。 形狀復雜、要求變形小的小型耐磨零件。 如汽車、機床的各種齒輪、蝸輪、蝸桿和軸類零件。 共滲層深度深，表面脆性小，抗壓強度高 ③應用 (4)氮碳共滲 以 滲氮為主 ①工藝 共滲溫度 540～ 570℃ ， 1～ 4h，油冷或水冷 碳鋼、合金鋼、鑄鐵、粉末冶金制品。 (碳氮化合物層 ～ )，共滲層硬度 梯度較大， 不宜于重載 條件下使用。 ③應用： 模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸 套等耐磨件的處理。 (500～ 900HV)而 不脆 。能顯著提高零件的耐 磨、耐疲勞、抗咬合、抗腐蝕等能力。 溫度低，時間短 ，工件的變形小 。 ②特點 熱處理常見缺陷 過熱和過燒 (1)過熱： 加熱溫度過高 或在高溫下 保溫時間過長 ，引起 A晶粒顯著長大 ，使其轉(zhuǎn)變后的組織粗大，力 學性能顯著下降的現(xiàn)象。 補救措施： 重新 A化后正火 (或退火 ) 過燒只能報廢 氧化和脫碳 (1)氧 化 工件尺寸減小， Ra升高，并影響淬火冷卻速度 (2)過燒： 由于加熱溫度高至固相線附近，使鋼的 晶界嚴 重氧化或熔化 ，而使鋼的性能變得極脆的現(xiàn)象 (2)脫碳 工件表面 C%降低，使工件表面硬度、耐磨性 及疲勞強度降低。 ③工件表面涂一層保護涂料。 (3)影響 氧化、脫碳的 因素 加熱溫度越高 保溫時間越長 ?氧化作用越激烈 脫碳層越深 (4)措施 ①在保證 A化的條件下，盡可能 降低加熱溫度和縮短保 溫時間。 ②工件在鹽浴爐、保護氣氛爐和真空爐中加熱。 變形與開裂 原因： 淬火時形成的內(nèi)應力所致 (1)淬火冷卻應力 — 工件淬火冷卻時由于不同部位的溫度 差異及組織轉(zhuǎn)變的不同時性所引起的應力 ①熱應力 — 由于工件不同部位存在著 溫度差 而導致熱脹 冷縮不一致 所引起的應力。 開始 表層 拉，心部 壓； 后期 表層 壓，心部 拉； 終了 表層 壓，心部 拉。 熱應力 相變應力 (組織應力 ) 種類 開始 表層 壓，心部 拉； 后期 表層 拉，心部 壓； 終了 表層 拉，心部 壓。 (2)淬火冷卻變形 ②相變應力 — 各部位 相變的不同時性 所引起的應力 ①熱應力變形 淬火初期產(chǎn)生，它使物體向球形發(fā)展 ＜ h的圓柱體： D↑、 h↓，呈腰鼓形的趨勢 ＜ D的扁平體： D↓、 h↑，成陀螺狀 ：內(nèi)孔心部分鼓凸 (內(nèi)孔較外表面冷卻慢 ) ：內(nèi)、外徑均減小 而高度增加 應力大于屈服強度時即產(chǎn)生變形 ②相變應力變形 ：直徑、高度 ↑ ： D＜ h時， h↑、 D↓； h＜ D時， h↓、 D↑。 ： 尺寸較小時，內(nèi)、外徑與高度都增大； 尺寸較大時，內(nèi)徑增大。 ③減少變形的途徑 選擇淬透性較好的合金鋼，以便采用較為緩和的淬火介質(zhì)；零件截面尺寸盡量均勻、形狀對稱。 高合金工具鋼應反復鐓鍛。 淬火前 退火 (退火有利于組織均勻 ) 一次或多次預熱、降低淬火溫度、預冷淬火、 分級淬火、等溫淬火等。 (3)淬火冷卻開裂 200℃ 以下， M轉(zhuǎn)變產(chǎn)生較大的相變應力，此時鋼的 塑性又較差，易于產(chǎn)生裂紋。 ①淬火裂紋類型 管形零件或帶孔零件由于孔內(nèi)壁和其 它部位存在 V冷差異。 細長圓柱體淬火后切向 殘余應力＞縱向。 直徑特別大或直徑不太大而未能淬透，心 部軸向拉應力遠大于切向應力。 ②防止措施 盡量避免截面變化過大或加大截面過渡半徑，保持 形狀的對稱性； 雙介質(zhì)淬火、分級淬火或等溫淬火。 盡量采用淬透性好的鋼； 工件完全冷卻前即行回火； 消除應力集中的各種因素 (銳角倒鈍、倒角半徑稍大 )； 對圓筒形零件，可內(nèi)壁先噴液冷卻，然后再整體淬火。 金屬材料的固溶處理和時效強化 固溶處理： 將雙相組織加熱到固溶度線以上某一溫 度保溫足夠時間，獲得均勻 單相 α固溶體 ，然后 速冷 ， 抑制 α相分解， 獲得在室溫下過飽和的 α相固溶體 。 自然時效： 室溫下進行 人工時效： 低溫加熱下 進行 時效： 過飽和固溶體在室溫或低溫加熱下保溫一段 時間，隨時間延長其強度、硬度顯著升高而塑 性降低的現(xiàn)象。 應用 固溶處理的應用： 高錳鋼或高鉻高鎳鋼這類奧氏體鋼