工程材料第三章熱處理-資料下載頁
2024-09-20 20:58本頁面
【正文】 利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。 效率高，質(zhì)量好。 火焰加熱表面淬火示意圖 激光表面熱處理 火焰加熱表面淬火 接觸加熱表面淬火原理，如圖 352所示。 利用一個變壓器獲得低電壓大電流，次級回路的一端接零件，另一端接一個紫銅滾輪作電極與零件淬火表面接觸，通電時滾輪與零件接觸處產(chǎn)生電阻熱將零件該處加熱至淬火溫度，滾輪轉(zhuǎn)離后，因周圍金屬溫度低，而加熱處迅速被冷卻而達到淬火目的。淬硬層深度可達 ～ ，這種方法可獲得均勻分布的硬度，且變形小，目前主要用于導(dǎo)軌的強化。 （ 4）接觸加熱表面淬火 （ 5）局部淬火 六 鋼的化學(xué)熱處理 ? 化學(xué)熱處理 是將工件臵于特定介質(zhì)中加熱保溫，使 介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織 ,進而改變其性能的熱處理工藝。 ? 與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。 ? 化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。 ? 根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。 一、 化學(xué)熱處理的基本過程 ? 介質(zhì) (滲劑 )的分解 : 分解的同時釋放出活性原子。 ? 如： 滲碳 CH4→2H2+[C] 氮化 2NH3→3H2+2[N] ? 工件表面的吸收 : 活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。 ? 原子向內(nèi)部擴散。 氮化擴散層 二、 鋼的滲碳 是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。 ? 滲碳目的 ? 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。 ? 滲碳用鋼 ? 為含 %C的低碳鋼。 碳高則心部韌性降低。 經(jīng)滲碳的機車從動齒輪 氣體滲碳法示意圖 ? ⑴ 氣體滲碳法 ? 將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳氣氛中滲碳。 ? 滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等 )或有機液體 (煤油、甲醇等 )。 ? 優(yōu)點 : 質(zhì)量好 , 效率高； 缺點 : 滲層成分與深度不易控制。 ?滲碳方法 ? ⑵ 固體滲碳法 ? 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。 ? 滲劑為木炭。 ? 優(yōu)點：操作簡單； ? 缺點：滲速慢，勞動條件差。 ? ⑶ 真空滲碳法 ? 將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳氣體加熱滲碳。 ? 優(yōu)點 : 表面質(zhì)量好 , 滲碳速度快。 真空滲碳爐 ? 滲碳溫度 ： 為 900950℃ 。 ? 滲碳層厚度 （由表面到過度層一半處的厚度）： 一般為 。 低碳鋼滲碳緩冷后的組織 ? 滲碳層表面含碳量：以 . 05為最好。 ? 滲碳緩冷后組織：表層為 P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ 。 心部為 F+P。 中間為過渡區(qū)。 ? 滲碳后的熱處理 ? 淬火 +低溫回火 , 回火溫度為 160180℃ 。 淬火方法有： ? ⑴ 預(yù)冷淬火法 ? 滲碳后預(yù)冷到略高于 Ar1溫度直接淬火。 滲碳后的熱處理示意圖 ? ⑵ 一次淬火法 ：即滲碳緩冷后重新加熱淬火，按心部或表面的淬火溫度淬火。 ? ⑶ 二次淬火法： ? 即滲碳緩冷后 第一次加熱為心部 Ac3+3050℃ ， 細化心部 ； 第二次加熱為 Ac1+3050℃ ， 細化表層。 滲碳后的熱處理示意圖 ? 常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到 Ac1+3050℃ 淬火 +低溫回火。 此時組織為： ? 表層： M回 +顆粒狀碳化物 +A’(少量 ) ? 心部： M回 +F（淬透時） 滲碳淬火后的表層組織 M+F 三、 鋼的氮化 ? 氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。 ? 氮化用鋼 井式氣體氮化爐 ? 為含 Cr、 Mo、 Al、 Ti、 V的中碳鋼。 ? 常用鋼號為 38CrMoAl。 ? 氮化溫度 為 500570℃ ? 氮化層厚度 不超過 。 ? 常用氮化方法 ? 氣體氮化法與離子氮化法。 ? 氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。 ? 離子氮化法是在電場作用下，使電離的氮離子高速沖擊作為陰極的工件。與氣體氮化相比，氮化時間短，氮化層脆性小。 離子氮化爐 ? 氮化的特點及應(yīng)用 ? ⑴ 氮化件表面硬度高（ HV10002022），耐磨性高。 ? ⑵ 疲勞強度高。 由于表面存在壓應(yīng)力。 氮化層組織 38CrMoAl氮化層硬度 ? ⑶ 工件變形小。 原因是氮化溫度低，氮化后不需進行熱處理。 ? ⑷ 耐蝕性好。 因為表層形成的氮化物化學(xué)穩(wěn)定性高。 ? 氮化的缺點： 工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。 ? 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。 縫紉機用氮化件 經(jīng)氮化的機車曲軸 四 .影響熱處理效果的因素 1．淬硬性及其影響因素 淬硬性 指淬火后表面能夠達到的最高硬度 ，即硬化能力 。 主要影響因素：對碳鋼和合金鋼，淬硬性主要是受 碳質(zhì)量分數(shù) 的影響。 淬透性的概念 M量和硬度隨深度的變化 淬透性 是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。 淬硬層深度 是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。 示， J 表示末端淬透性， d 表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，HRC 為半馬氏體區(qū)的硬度。 ? 淬透性的表示方法 ? ⑴ 用淬透性曲線表示 dH R CJ即用 表 三、影響淬透性的因素 ? 鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度 Vk， Vk越小，淬透性越高。 ? Vk取決于 C曲線的位臵，C 曲線越靠右， Vk越小。 ? 因而凡是影響 C曲線的因素都是影響淬透性的因素 .即 除 Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。 ? ⑵ 用臨界淬透直徑表示 ? 臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用 D0表示。 ? D0與介質(zhì)有關(guān)，如 45鋼 D0水 =16mm， D0油 =8mm。 ? 只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如 45鋼 D0油 =8mm， 40Cr D0油 =20mm。 馬氏體 馬氏體 索氏體 ? ⑵ 用臨界淬透直徑表示 ? 臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用 D0表示。 ? D0與介質(zhì)有關(guān)，如 45鋼 D0水 =16mm， D0油 =8mm。 ? 只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如 45鋼 D0油 =8mm， 40Cr D0油 =20mm。 馬氏體 馬氏體 索氏體 五、 淬透性的應(yīng)用 ? 利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)測零件淬火后的硬度分布。 下圖為 預(yù)測 50mm直徑 40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布 . ? 利用淬透性曲線進行選材。 如 要求厚 60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過 HRC50， 1/4半徑處為 HRC45?？砂聪聢D箭頭所示程序進行選材分析 . ? 利用淬透性可控制淬硬層深度。 ? 對于截面承載均勻的重要件 ,要全部淬透。如螺栓 、 連桿 、模具等。 對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透 (淬硬層深度一般為半徑的 1/2~1/3)，如軸類、齒輪等。 ? 淬硬層深度與工件尺寸有關(guān) ,設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。 高強螺栓 柴油機連桿 齒輪
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