材料表面工程-第一講(編輯修改稿)
2025-04-02 19:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 F感應(yīng)加熱淬火 原理 集膚效應(yīng) v 感應(yīng)線圈通交流電 ， 工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流 ，并在工件內(nèi)自成回路 ， 稱為 “ 渦流 ” 。 v 渦流的分布是不均勻的 ， 表面電流密度最大 ，心部電流密度幾乎為零 。 v 由于鋼本身具有電阻 ， 集中于工件表面的渦流 ， 幾秒種 可使工件表面溫度升至 800~1000℃ ，而心部溫度仍接近室溫 ， 隨即 噴水 (合金鋼浸油 )快速冷卻 后 ， 達(dá)到表面淬火目的 。 二、表面熱處理 v 感應(yīng)加熱淬火加工工藝 預(yù)先調(diào)質(zhì)處理 → 確定 加熱溫度 與加熱方式 → 選擇比功率 → 設(shè)計(jì)感應(yīng)加熱器 → 確定冷卻方式與冷卻介質(zhì) → 制定回火工藝參數(shù) ①預(yù)先調(diào)質(zhì)處理 的目的是為感應(yīng)加熱淬火作好準(zhǔn)備 ,同時(shí)也使工件在整個(gè)截面上具備良好的力學(xué)性能。 ②工件的加熱溫度 對(duì)淬硬層性能影響很大。感應(yīng)加熱淬火時(shí)存在一最佳溫度范圍 , 所得到的強(qiáng)度與硬度可比普通淬火高 2~3HRC。 ③比功率 (單位面積上供給的電功率 ) 高頻淬火時(shí)，比功率對(duì)工件的淬火加熱過(guò)程有重要的影響。 252。 當(dāng)工件尺寸一定時(shí)，比功率越大，加熱速度越快，工件表面能達(dá)到的溫度越高； 252。 比功率太低將導(dǎo)致加熱不足，加熱層深度增大，過(guò)渡區(qū)增大。 252。 比功率的大小要綜合考慮淬硬層深度和淬火區(qū)溫度來(lái)確定。 二、表面熱處理 ④ 加熱方式 同時(shí)加熱 :通電時(shí)工件需硬化的表面同時(shí)加熱 。 連續(xù)加熱 :加熱過(guò)程中感應(yīng)器與工件的相對(duì)移動(dòng)使工件表面逐漸加熱 。 同時(shí)加熱 二、表面熱處理 ⑤ 淬火介質(zhì) 生產(chǎn)上一般為水 ， 常采用 噴射冷卻法 ， 通過(guò)調(diào)節(jié)噴射壓力 、 溫度與時(shí)間來(lái)控制冷速 。 ⑥ 淬火后進(jìn)行回火 感應(yīng)加熱淬火后進(jìn)行回火 ， 回火溫度一般較低 ， 以使淬硬層保持有一定的殘余應(yīng)力 。 二、表面熱處理 v 表面感應(yīng)加熱淬火優(yōu)缺點(diǎn) 是迄今為止國(guó)內(nèi)外使用 最為普遍 的表面淬火技術(shù) ,但存在如下局限性： 252。 與普通淬火相比 ， 設(shè)備成本較高 ； 252。 感應(yīng)加熱時(shí) ， 容易使零件尖角棱邊處過(guò)熱 ， 即導(dǎo)致 “ 尖角效應(yīng) ” ； 252。 對(duì)形狀復(fù)雜零件而言 ， 難以保證所有表面淬火后都能獲得均勻的硬化層 。 二、表面熱處理 F火焰加熱表面淬火 原理 將高溫火焰或燃燒著的熾熱氣體噴向工件表面 ， 使其迅速加熱到淬火溫度 ， 在一定淬火介質(zhì)中冷卻的表面淬火方法 。 二、表面熱處理 v 火焰加熱表面淬火工藝 ① 表面淬火常用火焰 乙炔 — 氧火焰 (最高溫度 3200℃ ) 煤氣 — 氧火焰 (最高溫度 2023℃ ) ③ 加熱前熱處理 火焰加熱前要對(duì)工件進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理 。 ④ 防止過(guò)燒和受熱不足 ② 如何控制工件表面溫度 、 加熱速度和深度 通過(guò)控制 燃燒火焰溫度 ， 停留時(shí)間 ， 火焰與工件相對(duì)位置 、 距離 ， 以及 二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 來(lái)控制 。 二、表面熱處理 v 火焰加熱表面淬火特點(diǎn) ① 火焰加熱速度較慢 ,溫度梯度較平緩 ， 過(guò)渡區(qū)較寬 。 ② 生產(chǎn)效率低 。 ③ 淬硬層均勻性較差 ， 質(zhì)量較難控制 。 ④ 主要用于單件小批量生產(chǎn) 。 二、表面熱處理 F激光淬火 v 原理 以高能量激光束掃描工件表面 ， 使工件表面快速加熱到鋼的臨界點(diǎn)以上 ， 利用工件基體的熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn) 自冷淬火 ， 實(shí)現(xiàn)表面相變硬化 。 v 激光加熱速度極快 (105～ 106℃ /s)， 過(guò)熱度大 ， 來(lái)不及擴(kuò)散均勻化 ， 奧氏體內(nèi)碳及合金濃度不均勻性增大 。 v 隨后的快冷 (104℃ /s)中不同微區(qū)內(nèi)馬氏體形成溫度有很大差異 ， 產(chǎn)生細(xì)小馬氏體組織 ， 同時(shí)殘余奧氏體量增加 ， 碳來(lái)不及擴(kuò)散 ， 使過(guò)冷奧氏體碳含量增加 。 v 工件表層獲得極細(xì)小板條 M和孿晶 M混合組織 ， 位錯(cuò)密度極高 ， 表層硬度提高顯著 ，即使低碳鋼也能提高硬度 。 二、表面熱處理 v 激光淬火工藝 ① 激光加熱表面淬火無(wú)需冷卻介質(zhì) ， 為自冷淬火 。 ② 激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調(diào)質(zhì)組織 。 ③ 表面需預(yù)先做 “ 黑化 ” 處理 (如磷化 、 氧化 、 噴刷涂料 、 鍍膜等 )， 以提高對(duì)激光束的吸收率 ， 如磷化氧化噴刷涂料鍍膜等 。 ④ 淬硬層深度由激光功率 ， 光斑直徑 ， 掃描速度共同決定 。 ()PHDv? 二、表面熱處理 v 激光淬火特點(diǎn) ① 硬化層深度為 ~1mm， 且硬度一致 。 即使表面磨去 ,新接觸面硬度值并未下降 ， 不會(huì)發(fā)生淬火層磨損后 ， 磨損加劇的現(xiàn)象 ,耐磨性提高了 50%， 工件使用壽命提高幾倍 ~十幾倍 。 ② 淬火后零件變形極小 ， 表面質(zhì)量很高 ,特別適用于拐角 、 溝槽 、 盲孔底部及深孔內(nèi)壁的熱處理 。 ③ 設(shè)備投資大 ， 生產(chǎn)成本較高 。 二、表面熱處理 F激光表面熔凝技術(shù) v 原理 激光束加熱熔化基材表面 , 激光束移開(kāi)后熔化層快速冷卻凝固 —— 液相淬火法 。 v 熔凝層組織為 鑄態(tài)組織 :沿深度方向?yàn)?熔凝層 、 相變硬化層 、 熱影響區(qū) 、 基材 。 激光熔凝處理后橫截面組織示意圖 二、表面
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