【正文】 大會(huì)下降；韌性變化的趨勢(shì)隨回火溫度的提高而提高，直到 600℃ 附近最大而隨后下降，此外在 350℃ 附近有一低谷。 四、回火脆性 第五節(jié) 鋼 的回火 第一類(lèi)回火脆性 普通碳鋼的韌性在 300－ 350℃ 附近有一低谷，稱(chēng)為回火脆性。細(xì)小薄片狀過(guò)渡碳化物和剛形成的滲碳體在馬氏體的板條邊界或馬氏體片面的邊界析出，硬而脆的碳化物割裂了基體的連續(xù)性使鋼的韌性下降，殘余奧氏體分解的應(yīng)力加重了脆性的程度，這種在 回火時(shí)韌性出現(xiàn)谷值的現(xiàn)象成為 “ 回火脆性 ” 。所有的鋼幾乎都存在 第一類(lèi)回火脆性 ，因此一般應(yīng)避免在 250－ 400℃ 進(jìn)行回火。彈簧鋼加一定的合金元素來(lái)改變 第一類(lèi)回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍。 第二類(lèi)回火脆性 對(duì)于含 Ni、 Cr、 Mn的鋼在 450－ 600℃ 時(shí)，也出現(xiàn)韌性下降現(xiàn)象，其原因有多種說(shuō)法，主要認(rèn)為是回火后冷卻時(shí)，雜質(zhì)元素在晶界的偏聚，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為 第二類(lèi)回火脆性。第二類(lèi)回火脆性?xún)H在部分材料中發(fā)生，并且回火后采用快速冷卻可以抑制其發(fā)生，因此對(duì)具有第二類(lèi)回火脆性的鋼在高溫回火后必須采用快速冷卻。 五、回火種類(lèi)及其應(yīng)用 第五節(jié) 鋼 的回火 低溫回火 回火溫度為 150－ 250℃ ，得到的組織為 回火馬氏體 ，保留淬火時(shí)的高硬度，消除淬火的殘余應(yīng)力。這時(shí)鋼有好的耐磨性，常用于軸承、冷作模具的熱處理，回火溫度低于200℃ 時(shí)，硬度可達(dá)到 58－ 64HRC。 中溫回火 回火溫度為 350－ 500℃ ，得到的組織是 回火屈氏體 ，在具有一定韌性的同時(shí)，有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度。主要用于彈簧類(lèi)和要求較高強(qiáng)度硬度又要一定韌性的工件，如刀桿、軸套等。 高溫回火 回火溫度為 500－ 650℃ ，得到的組織是 回火索氏體 ，目的是使鋼得到強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性有良好配合的綜合力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性高，且可以直接進(jìn)行機(jī)械加工。淬火后進(jìn)行高溫回火的工藝通常稱(chēng)為 “ 調(diào)質(zhì) ” 處理。主要用于承受較大應(yīng)力，特別是有沖擊應(yīng)力場(chǎng)合下的結(jié)構(gòu)零件，如各種軸、連桿、齒輪等，對(duì)具有第而類(lèi)回火脆性的鋼注意回火后應(yīng)在水或油中冷卻。 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 引言 機(jī)械零件在服役時(shí)，常常要求表面與心部具有不同的力學(xué)性能，能更好的發(fā)揮材料的潛力作用。例如在機(jī)械中常用的齒輪，表面承受巨大的接觸應(yīng)力，希望有高的硬度來(lái)提高其耐磨性和接觸疲勞抗力，同時(shí)又要傳遞動(dòng)力，齒部經(jīng)受彎曲疲勞，要求材料有高的韌性，但一般材料當(dāng)硬度高時(shí)韌性就差，然而若材料表面具有高硬度，心部有高的韌性就可以兼顧二者的需求，內(nèi)燃機(jī)的曲軸也是同樣的情況，傳遞動(dòng)力且軸頸處耐磨。達(dá)到材料表面和心部具有不同性能 的方法可能多種，一種是相同的材料， 表面和心部經(jīng)過(guò)不同方式的熱處理 ；另一種方法是通過(guò) 改變材料表面成分 的方法來(lái)達(dá)到具有不同的性能，以下分別介紹之。 一、 表面淬火 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 1. 基本原理 ： 首先對(duì)零件進(jìn)行整體熱處理，讓零件心部達(dá)到要求的性能，例如軸、機(jī)床齒輪類(lèi)先，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，再利用快速加熱的方法，只將工件的部分表層奧氏體化，然后淬火。表面淬火不改變材料的化學(xué)成分，只表面獲得馬氏體組織，得到強(qiáng)化和硬化心部組織并不發(fā)生變化，保持高的韌性。 2. 淬火組織： 加熱時(shí)，從表面到心部的溫度不同，淬火后在組織也不同，最表層加熱溫度到 Ac3以上，為細(xì)小的馬氏體 ，可能有少量未溶的鐵素體；次表層的溫度在 Ac1－ Ac3之間，加熱組織為鐵素體加奧氏體，淬火組織為鐵素體加馬氏體或鐵素體加屈氏體；里層溫度在 Ac1以下，未奧氏體化，不可能形成馬氏體，心部依然保留原始組織。 一、 表面淬火 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 ： 感應(yīng)加熱表面淬火： 將工件置于中頻或高頻 (500－500KHz)的交變磁場(chǎng)中，在工件上有感應(yīng)電流，由于電流的集膚效應(yīng)，電流集中于表層，大的電流產(chǎn)生的熱量將工件表面迅速達(dá)到 800－1000℃ ，然后迅速置于水中或噴水冷卻，達(dá)到表層淬硬的結(jié)果。由于加熱速度快，溫度高，奧氏體晶粒細(xì)，硬度高于普通淬火硬度 2－ 3HRC，象 4 40Cr、 40MnB經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)后表面淬火，表層硬度大于 50HRC。 一、 表面淬火 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 ： 感應(yīng)加熱表面淬火： 利用目測(cè)或用光學(xué)比色溫溫度計(jì)來(lái)測(cè) 溫 ，以表面達(dá)到要求的溫度來(lái)決定加熱的時(shí)間，因此在工藝性方面有一定的波動(dòng)； 感應(yīng)功率越大，頻率越高，淬硬層越淺。如 20－ 500KHz獲得的淬硬層＜ 2mm，而 － 10Khz下淬硬層為 2－ 6mm。此外感應(yīng)圈的形狀和結(jié)構(gòu)對(duì)淬火質(zhì)量也有很大的影響。 火焰加熱表面淬火： 用氧－乙炔 (或其他燃料氣 )的高溫火焰，可達(dá)近 3000℃ ，快速加熱工件的表面，使表層迅速達(dá)到淬火溫度，噴水冷卻，也能達(dá)到表面淬火的目的。根據(jù)操作者控制，淬硬層深度可在 －6mm范圍。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、價(jià)廉，特別是大型工件，但質(zhì)量的控制完全決定于操作者。 二、 化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 化學(xué)熱處理概念 ： 化學(xué)熱處理是 指將材料置于一定的化學(xué)介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素的原子滲入工件表層， 以 改變工件表層化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，來(lái)獲得心部和表層 兼顧有 不同性能要求的熱處理方法 。 過(guò)程 ： 1) 介質(zhì)分解 出 活性原子 介質(zhì)加熱分解釋放出待滲元素的活性原子； 2) 界面上的原子交換 活性原子被材料表面吸收和溶解； 3) 材料內(nèi)原子的擴(kuò)散 吸收滲入的原子向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定的擴(kuò)散層，以保溫時(shí)間來(lái)控制擴(kuò)散層的深度。 種類(lèi) ： 鋼利用化學(xué)熱處理能改變的成分的元素有 C、 N、 O、H、 B等原子尺寸較小元素或少數(shù)活性元素，如 Al。在熱處理中無(wú)論有意或無(wú)意使鋼表層發(fā)生成分變化的有氧化還原、脫碳、 滲碳 、氮化、滲硼、滲鋁等。 三、 滲碳 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 ： 提高鋼制工件表面的含碳量然后淬火，達(dá)到提高工件表面硬度、耐磨性和抗接觸疲勞性，并使心部具有良好的塑性和韌性。主要用于承受強(qiáng)摩擦、沖擊應(yīng)力及易發(fā)生接觸疲勞損傷的零件，如汽車(chē)齒輪、銷(xiāo)軸、鏈條、套筒、摩擦片等。 ： 低碳鋼或低碳合金鋼 (下節(jié)介紹 )，淬火后心部得到低碳馬氏體，保持好的塑性和韌性。 ： 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中為了便于控制和環(huán)境保護(hù)，目前基本上都是才用氣體滲碳法。通入爐內(nèi)的有丙烷、天然氣或滴入甲醇、乙醇、丙酮、煤油等，經(jīng)過(guò)一次高溫分解后，氣體的主要成分有 CO、 CO H H2O、 CH N2等。按化學(xué)平衡原理 ,存在一定量的活性碳 [C]，可以向奧氏體中溶解。 三、 滲碳 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 ： ： 1) 控制氣體的成分決定表層的含碳量； 2) 滲碳溫度高，原子的活動(dòng)能力強(qiáng)，滲碳速度快，同樣滲層深度可節(jié)省時(shí)間，提高生成率；過(guò)高的溫度會(huì)使?jié)B碳時(shí)間內(nèi)奧氏體晶粒過(guò)快長(zhǎng)大，一般鋼件常用 920℃ ； 3) 滲層深度用滲碳保溫的時(shí)間來(lái)保證。 三、 滲碳 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 經(jīng)過(guò)滲碳后，由緩冷的平衡組織可知碳在表層附近的分布。 三、 滲碳 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 ： 為保證表層的硬度，滲碳后必需進(jìn)行淬火＋低溫回火。淬火方法通常有： 1) 利用滲碳加熱的溫度出爐直接淬火或在空氣中稍停留 (預(yù)冷 ) 。用于簡(jiǎn)單、要求不高的工件。 2) 滲碳后期將爐溫調(diào)節(jié)到合適的溫度進(jìn)行控制預(yù)冷保溫，工件內(nèi)外溫度都降低到某一水平，取出直接淬火。增加保溫階段，產(chǎn)品質(zhì)量更好一些，主要用于淬透性好的低碳合金鋼，在保證表面得到高硬度馬氏體的同時(shí)，心部得到高韌性的低碳馬氏體。 3) 滲碳后出爐空冷 (正火 )，重新加熱到 Ac1＋ (30－ 50 ℃ )，保溫出爐淬火。用于滲碳時(shí)晶粒長(zhǎng)的較大的鋼，正火細(xì)化晶粒，防止表面出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物，淬火后心部原亞共析鋼因加熱溫度不足、淬透性低轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體＋屈氏體。 四、 其他化學(xué)熱處理 第六節(jié) 鋼的表面熱處理 (滲氮 )：在 570℃ 利用 NH3分解氣氛滲氮。也可以用輝光等離子進(jìn)行氮化。表層生成氮化物有極高的硬度，處理穩(wěn)定低，工件變形小，滲層一般薄，用于精密、高耐磨工件。 （高溫）與氮碳共滲（低溫） 第七節(jié) 鑄鐵的熱處理 鑄鐵的基體與鋼基本相同，但含有性能接近于空洞的石墨，熱處理僅改變基體的組織，石墨的存在狀態(tài)不發(fā)生變化。 鑄鐵熱處理轉(zhuǎn)變過(guò)程和方式與鋼基本相同。但由于石墨的存在，加熱保溫的溫度對(duì)奧氏體的含碳量有明顯的影響。 灰 鑄鐵 中石墨對(duì)性能的影響強(qiáng)烈，熱處理的作用不明顯，一般不進(jìn)行熱處理。為改善鑄造時(shí)的某些不利影響，常用： 1) 去應(yīng)力退火 2) 軟化退火 消除尖角、薄壁、表層因快冷而出現(xiàn)的白口。 3) 表面淬火 提高硬度和耐磨性，用于機(jī)床導(dǎo)軌。 球墨鑄鐵 因石墨球化，影響程度弱一些，熱處理后有明顯好的效果，可以進(jìn)行與鋼相同的各種熱處理。