【正文】 屬材料強(qiáng)韌化 ◆ 理想情況： 在 C曲線 “ 鼻尖 ” 處 v vc，保證過冷 A轉(zhuǎn)變?yōu)?M；其他慢冷，減小熱應(yīng)力，減輕工件變形和開裂傾向 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 冷卻介質(zhì) ：水，鹽水，油， 油水雙液；等溫淬火用鹽浴等 等 ⑴單液淬火法： 工件在單一介質(zhì)中冷卻 ⑵雙液淬火法 ：水淬油冷，油淬空冷 ⑶分級(jí)淬火法： 在 Ms附近的鹽浴或堿浴中等溫，工件溫度均勻后取出緩冷 ⑷等溫淬火： 在鹽浴或堿浴中等溫得 B下 ⑸冷處理： 鋼淬火到室溫后繼續(xù)深冷，減少 AR CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (二 )回火 ： ①消除應(yīng)力，降低脆性； ②穩(wěn)定尺寸和組織； ③獲得最終性能 ⑴ 低溫回火 (150～ 250℃ )： 得 M回 ， 58～ 65HRC，高硬度高耐磨，內(nèi)應(yīng)力和脆性降低。主要用于工具、模具和滾動(dòng)軸承，以及滲碳和表面淬火的零件。 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 ⑵中溫回火 (350～ 500℃ )： 回火托氏體 T回 。 35～45HRC，具有較高的強(qiáng)度硬度和一定的塑性和韌性，高彈性極限。主要應(yīng)用于要求彈性好的工件如彈簧、鋼絲繩等。 ⑶ 高溫回火 (500～ 650℃ )： 回火索氏體 S回 ， 25～ 35HRC.。具有良好 的綜合性能。 主要用于中碳鋼制作的各類連接和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。 淬火＋高回＝調(diào)質(zhì) CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 167。 鋼的淬透性 －特定條件下，鋼獲得淬透層深度的能力 ◆ 淬透層 — 工件淬火后從表層到半 M層 (M量＝ 50%)之間的區(qū)域 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 A穩(wěn)定性越好，鋼的淬透性越好 ⑴化學(xué)成分：亞共析鋼 wC↑或過共析鋼 wC↓， A穩(wěn)定性 ↑； 除 Co外的其他 Me溶入 A后，降低VKC ⑵ A化條件： T↑, t↑, →A晶粒粗大、成分均勻，淬透性 ↑ CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 淬透性好的鋼，工件橫截面上性能比較均勻，屈強(qiáng)比 (σs/σb)較高 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 167。 一、表面淬火 將工件表面快速加熱至淬火溫度，在熱量 尚未傳到心部時(shí)快速冷卻，使表層淬硬而心 部未淬火的工藝方法 ◆ 原理：感應(yīng)器通電－工件感生電流－集膚效應(yīng)－工件表層溫度最高－淬火。 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 高頻－ f 為 100～ 1000kHz, t＝ ~2 mm, 適用小件 中頻－ f 為 ~10kHz， t＝ 2～ 8mm, 適用中型件 工頻－ f 為 50Hz， t＝ 10 ~ 15 mm, 適用大件 ◆ 感應(yīng)加熱淬火件 預(yù)先熱處理 常采用正火或調(diào)質(zhì)；表面淬火后要回火，得到： 表面 M回 ＋ S回 或 表面 M回 ＋ (F＋ S) CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 用乙炔－氧或者煤氣－氧混合氣焰加熱工件 表面淬硬層 2～ 6mm CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 二、化學(xué)熱處理 在高溫條件下，使某些元素 滲 入工件表面，改變表面的成分和組織，改善性能的工藝。 (1)介質(zhì)的 分解 ：介質(zhì)分解生成 活性原子 如：滲碳 2CO → CO 2 ＋ [C]； CH4 → 2H 2 ＋ [C] 滲氮 2NH3 → 3H 2 ＋ 2 [N] CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (2)工件表面 吸收 活性原子：活性原子進(jìn)入工件表面，作為 溶質(zhì)原子 或與其他元素形成 化合物 (3)擴(kuò)散 ：溶入原子向工件內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定厚度的滲層 。 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 低碳鋼在 900～ 950℃ 滲碳，使工件表面達(dá) ～ ％，熱處理后得到 表硬內(nèi)韌 的組織 (1)方法 ： 固體法－工件埋入 碳粉或碳酸鹽 中， 箱式爐 加熱 氣體法－工件放入 井式滲碳爐 ，用 氣體滲碳劑 (煤氣、煤油、苯 等 ) 真空法－真空爐加熱，氣體滲碳劑 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (2)滲層組織及后處理 ◆滲碳層深度 ： 碳鋼 －從表面到亞共析過渡層一半處 合金鋼 －從表面到亞共析過渡層終止處 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 ◆滲碳后熱處理 －淬火＋低溫回火 表層組織： M回 ＋ Cm＋ AR(少 )， 58~64HRC 心部組織： 淬透－ M回 ＋ F(少 )， 35~45HRC 未淬透－ F＋ P ， 約 15HRC N ◆ 可使鋼件表面形成 FeN FeN AlN、 CrN、MoN等化合物，提高硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度。 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (1)氣體氮化 ： 氨氣分解， 500~580℃ ， ～ ，30~60h (2)離子氮化： 低真空容器中電離 N＋ ，滲 N速度快。 ※ CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 167。 鋼的合金化 ◆碳鋼的不足： 淬透性差； 強(qiáng)度和屈強(qiáng)比低； 回火穩(wěn)定性差； 應(yīng)用范圍小 ◆合金鋼： 向碳鋼中加入合金元素形成的一類鋼 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 ◆合金元素存在形式： ◇ 溶于 F、 A中 (Co、 Al、 Cu、 Ni等 )； ◇ 形成碳化物 (V、 Ti、 W、 Mo、 Cr等 ) ◇ 形成其它類型化合物 (MnS、 FeCr、 Ni3Al等 ) CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (1)形成合金滲碳體 (Fe,Me)3C，硬度 ↑,難溶于 A，強(qiáng)化鋼 (2)形成碳化物：彌散的高硬質(zhì)點(diǎn) →鋼的強(qiáng)、硬度 ↑,塑性、韌性 ↓ 一、合金元素對(duì)鋼的 平衡 組織和性能的影響 F 提高硬度，一般會(huì)降低韌性 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (1)擴(kuò)大 A區(qū)的元素 ： Mn、 Ni、 N等 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (2)縮小 A區(qū)的元素 ： W、 Mo、 V、 Ti、 Cr等 CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 二、合金元素對(duì)鋼的 熱處理 組織和性能的影響 ： A穩(wěn)定性提高，得 S、T甚至 B或 M ： (1)阻止 A晶粒長大 →淬火后得 細(xì)小 M (2)溶入 A的 Me(Co除外 )提高淬透性 (3)溶入 A的 Me(Co、 Al除外 ) AR量 ↑ CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 (4)提高 回火穩(wěn)定性 －淬火鋼在回火狀態(tài)下抵抗硬度下降的能力 (5)二次硬化 － 400℃ 以上回火時(shí)產(chǎn)生彌散分布的碳化物，硬度 ↑ (6)回火脆性溫度區(qū)升高 注： CHAPTER 4 金屬材料強(qiáng)韌化 本章小結(jié) ： (1) 鋼的 TTT、 CCT曲線； (2) 過冷 A轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)與性能特點(diǎn) (3) 淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的組織與性能 (4) 淬透性概念 (5) 常規(guī)熱處理工藝 2. 學(xué)習(xí)方法提示 ： 總結(jié) 5大轉(zhuǎn)變的性質(zhì)、溫度、特征、組織、性能和應(yīng)用。 3. 自學(xué) ：激光表面強(qiáng)化技術(shù)（表面淬火、表面合金化）