【正文】 體，板條馬氏體數(shù)量增加，板條內(nèi)位錯(cuò)密度升高，使馬氏體強(qiáng)化。此外，奧氏體形變后位錯(cuò)密度增加，為碳氮化物彌散析出提供了條件，獲得彌散強(qiáng)化效果。彌散析出的碳氮化物阻止奧氏體長(zhǎng)大，轉(zhuǎn)變后的馬氏體板條更加細(xì)化，產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化。馬氏體板條的細(xì)化及其數(shù)量的增加，碳氮化物的彌散析出，都能使鋼在強(qiáng)化的同時(shí)得到韌化。 根據(jù)形變與相變的關(guān)系，形變熱處理可分為三種基本類型：在相變前進(jìn)行形變；在相變中進(jìn)行形變；在相變后進(jìn)行形變。這三種類型的形變熱處理，都能獲得形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的綜合效果?，F(xiàn)僅介紹相變前形變的高溫形變熱處理和中溫形變熱處理。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 1. 高溫形變熱處理 高溫形變熱處理是將鋼材加熱到奧氏體區(qū)域后進(jìn)行塑性變形，然后立即進(jìn)行淬火和回火，例如鍛熱淬火和軋熱淬火。此工藝能獲得較明顯的強(qiáng)韌化效果，與普通淬火相比，強(qiáng)度可提高 10%～ 30%，塑性可提高 40%～ 50%，韌性成倍提高，見表 64。而且質(zhì)量穩(wěn)定，工藝簡(jiǎn)單，還可減少工件的氧化、脫碳和變形，適用于形狀簡(jiǎn)單的零件或工具的熱處理，如連桿、曲軸、刀具和模具等。圖 溫形變熱處理示意圖。 表 64 高溫變形淬火對(duì)鋼性能的影響 材料 種類 高溫形變熱處理?xiàng)l件 σb／ MPa σs /MPa δ/(%) 形變量 /(%) 形變溫 度／ ℃ 回火溫 度／ ℃ 形變 淬火 一般淬火 形變 淬火 一般 淬火 形變 淬火 一般 淬火 20 20Cr 40Cr 60Si2 18CrNiW 20 40 40 50 60 950 950 900 950 900 200 200 200 200 100 1400 1350 2280 2800 1450 1000 1100 1970 2250 1150 1150 1000 1750 2230 850 800 1400 1930 6 11 8 7 5 3 5 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 2. 中溫形變熱處理 中溫形變熱處理是將工件加熱到奧氏體區(qū)域后急冷至過冷奧氏體的亞穩(wěn)定區(qū)，立即對(duì)過冷奧氏體進(jìn)行塑性變形 (變形量為 70%～ 80%)，然后再進(jìn)行淬火和回火。圖 中溫形變熱處理示意圖。此工藝與普通淬火比較，在保持塑性、韌性不降低的情況下，大幅度地提高鋼的強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和耐磨性，特別是強(qiáng)度可提高 300MPa～ 1000MPa。因此它主要用于要求高強(qiáng)度和高耐磨性的零件和工具，如飛機(jī)起落架、刃具、模具和重要的彈簧等。 圖 高溫形變熱處理示意圖 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 中溫形變熱處理示意圖 此外，這種方法要求鋼材具有較高的淬透性和較長(zhǎng)的孕育期，并且由于變形溫度較低，要求變形速度快，故需用功率大的設(shè)備進(jìn)行塑性變形。 形變熱處理在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展速度很快，零件的類型和材料的品種不斷擴(kuò)大。對(duì)彈簧類零件采用高溫形變淬火是強(qiáng)化彈簧的有效方法?？赏瑫r(shí)提高強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度。特別是對(duì)汽車板簧進(jìn)行形變熱處理，能夠減少板簧片數(shù)、節(jié)約鋼材、減輕質(zhì)量、縮小尺寸、提高板簧使用可靠性。高溫變形淬火對(duì)鋼性能的影響見表 64。 鍛熱淬火對(duì)連桿進(jìn)行熱處理，效果良好。某廠對(duì)柴油機(jī) 40Cr鋼連桿采用鍛熱淬火新工藝，可使熱處理工效提高 3倍，質(zhì)量穩(wěn)定，綜合力學(xué)性能良好。實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)傳動(dòng)零件齒輪及鏈輪進(jìn)行高溫形變淬火，輪齒強(qiáng)度、耐磨性、彎曲強(qiáng)度比普通熱處理高 30%左右。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 另外，對(duì)其他的零件，如軸承、汽輪機(jī)的渦輪盤以及某些結(jié)構(gòu)零件，如活塞銷，扭力桿、螺釘?shù)鹊?，采用不同形式的形變熱處理?duì)于改善其質(zhì)量，提高工作的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，均具有廣闊的前景。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 表面技術(shù) 表面技術(shù)是指改變零件的表面質(zhì)量或表面狀態(tài)，使其達(dá)到耐磨、耐蝕、美觀及精度要求的工藝，包括電鍍、噴涂、涂裝、氧化等。它雖然是主要針對(duì)磨損和腐蝕，但隨著社會(huì)發(fā)展和人類生活需求的提高，產(chǎn)品的外觀裝飾顯得越來越重要，所以表面處理工藝也得到迅速的發(fā)展。 1. 化學(xué)氣相沉積法 化學(xué)氣相沉積是在高溫下將爐內(nèi)抽成真空或通入氫氣，然后通入反應(yīng)氣體并在爐內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使工件表面形成覆層的方法，簡(jiǎn)稱 CVD法。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 例如，為了提高零件、刀具、工具和模具的耐磨性和使用壽命，可以利用 CVD法在其表面沉積一層碳化鈦覆層。處理工藝的基本過程是：將工件置于 氫氣保護(hù)氣氛中加熱到 1000℃ 左右，然后將四氯化鈦和碳?xì)浠衔镫S氫氣通入反應(yīng)室內(nèi)，在工件表面產(chǎn)生鈦和碳的氣相化學(xué)反應(yīng)，而生成碳化鈦的覆蓋層。其反應(yīng)原理是四氯化鈦加熱變成蒸氣，通入反應(yīng)室后由氫氣將金屬元素還原，這時(shí)由設(shè)備中直流高壓的陽(yáng)極和陰極之間的輝光放電產(chǎn)生的帶電粒子將鈦蒸氣和碳?xì)浠衔?(甲烷、甲苯 )離子化并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)： 其中產(chǎn)生的 HCl被抽出反應(yīng)室。 這種化學(xué)氣相沉積方法可進(jìn)行鈦、鉭、鋯、鈮等碳化物和氮化物的沉積。 由于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)溫度高，并需要通入大量氫氣，操作不當(dāng)易產(chǎn)生爆炸，而且工件易產(chǎn)生氫脆，排出的廢氣含有 HCl危害氣體等缺點(diǎn)，近年來發(fā)展了物理氣相沉積方法。 2. 物理氣相沉積法 物理氣相沉積是把金屬蒸氣離子化后在高壓靜電場(chǎng)中使離子加速并直接沉積于金屬表面形成覆層的方法，簡(jiǎn)稱 PVD法。它具有沉積溫度低、沉積速度快、滲層成分和結(jié)構(gòu)可控制、無公害等特點(diǎn)。物理氣相沉積方法較多，比較常用的為真空濺射、真空蒸發(fā)、離子鍍。 4 4 2 2T iCl CH H T iC 4 H Cl H? ? ??? ? ? 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 小 結(jié) 鋼的熱處理是提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，充分發(fā)揮現(xiàn)有材料的潛力的重要工藝方法，是鋼的熱處理理論在生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用。機(jī)械零件在正確選材和加工的前提下，通過普通熱處理 (退火、正火、淬火和回火 )、表面熱處理 (表面淬火和化學(xué)熱處理等 )及特殊熱處理 (形變熱處理、磁場(chǎng)熱處理等 )，可滿足不同零件的使用要求，發(fā)揮材料的潛力，提高零件的使用壽命。熱處理是金屬材料最經(jīng)濟(jì)、有效的強(qiáng)化手段。普通熱處理 (退火、正火、淬火和回火 )通常用來改變零件整體的組織和性能；表面熱處理 (表面淬火和化學(xué)熱處理等 )通常用來改變零件表面的成分、組織和性能。 第 6章 鋼的熱處理工藝 本 章 習(xí) 題 1. 何謂鋼的退火？退火種類及用途如何？ 2. 何謂鋼的正火？目的如何？有何應(yīng)用？ 3. 在生產(chǎn)中為了提高亞共析鋼的強(qiáng)度，常用的方法是提高亞共析鋼中珠光體的含量，問應(yīng)該采用什熱處理工藝？ 4. 淬火的目的是什么？淬火方法有幾種？比較幾種淬火方法的優(yōu)缺點(diǎn)？ 5. 試述亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什么過共析鋼淬火加熱溫度不能超過線？ 6. 何謂鋼的淬透性、淬硬性？影響鋼的淬透性、淬硬性及淬硬層深度的因素是什么？ 7. 如何根據(jù)鋼材淬透性為機(jī)械零件合理選材？ 8. 回火的目的是什么？淬火后經(jīng)不同溫度回火后工件的性能特點(diǎn)、得到的組織是什么？ 9. 有一批 45鋼普通車床傳動(dòng)齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理 →機(jī)械加工 →高頻淬火 →回火。試問鍛后應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？為什么？ 10. 現(xiàn)有一批 45鋼普通車床傳動(dòng)齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理① →機(jī)械加工 →熱處理② →高頻淬火 →回火。試問熱處理①和熱處理②應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？為什么？ 第 6章 鋼的熱處理工藝 11. 確定下列鋼件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的組織： (1) 經(jīng)冷軋后的 20鋼板，要求降低硬度； (2) ZG35的鑄造齒輪； (3) 鍛造過熱的 60鋼鍛坯； (4) 改善 T12鋼的切削加工性能。 12. 兩個(gè)含碳量為 %的碳鋼薄試樣，分別加熱到 780℃ 和 900℃ 并保溫相同的時(shí)間，奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速冷至室溫。試分析： (1) 哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ (2) 哪個(gè)溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ (3) 哪個(gè)溫度加熱淬火后殘余奧氏體較少？ (4) 哪個(gè)溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ (5) 哪個(gè)溫度淬火合適？為什么？ 13. 已知某機(jī)床的主軸的材料為 40Cr鋼，其生產(chǎn)工藝路線為：下料 →鍛造→正火 →粗車 →調(diào)質(zhì) →精車 →錐部整體淬火 →回火 (43HRC)→粗磨 →人工時(shí)效→精磨。 要求：①說明每道熱處理工序的作用；②分析組織變化的全過程。 本 章 習(xí) 題 第 6章 鋼的熱處理工藝 14. 有兩種高強(qiáng)螺栓，一種直徑為 10mm，另一種直徑為 30mm，都要求有較高的綜合機(jī)械性能： σb≥ 800MPa， ak≥ 600kJ/m2。試問應(yīng)選擇什么材料及熱處理工藝？ 15. 用 T10鋼制造形狀簡(jiǎn)單的車刀，其工藝路線為鍛造 →熱處理 →機(jī)加工 →熱處理 →磨加工。 (1) 寫出其中熱處理工序的名稱及作用。 (2) 指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。 16. 什么是形變熱處理？形變熱處理強(qiáng)化機(jī)理是什么？ 17. 滲碳和氮化各應(yīng)用于什么場(chǎng)合？工件經(jīng)滲碳和氮化化學(xué)熱處理后，工件的性能有何特點(diǎn)？ 18. 從材料、表面層組織、性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍等方面比較各種表面熱處理、化學(xué)熱處理方法的異同？ 19. 分級(jí)淬火與等溫淬火的主要區(qū)別是什么？舉例說明它們的應(yīng)用。 20. 在 C曲線中分別畫出獲得珠光體、珠光體 +馬氏體、貝氏體、馬氏體 +貝氏體等組織的冷卻工藝曲線。 本 章 習(xí) 題 第 6章 鋼的熱處理工藝 靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。 , February 2, 2023 雨中黃葉樹，燈下白頭人。 02:00:2802:00:2802:002/2/2023 2:00:28 AM 1以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。 :00:2802:00Feb232Feb23 1故人江海別，幾度隔山川。 02:00:2802:00:2802:00Thursday, February 2, 2023 1乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。 :00:2802:00:28February 2, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。 2023年 2月 2日星期四 上午 2時(shí) 0分 28秒 02:00: 1比不了得就不比，得不到的就不要。 。 2023年 2月 上午 2時(shí) 0分 :00February 2, 2023 1行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。 2023年 2月 2日星期四 2時(shí) 0分 28秒 02:00:282 February 2023 1做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。 上午 2時(shí) 0分 28秒 上午 2時(shí) 0分 02:00: 沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。 , February 2, 2023 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。 02:00:2802:00:2802:002/2/2023 2:00:28 AM 1成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。 :00:2802:00Feb232Feb23 1世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。 02:00:2802:00:2802:00Thursday, February 2, 2023 1不知香積寺，數(shù)里入云峰。 :00:2802:00:28February 2, 2023 1意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 2023年 2月 2日星期四 上午 2時(shí) 0分 28秒 02:00: 1楚塞三湘接，荊門九派通。 。 2023年 2月 上午 2時(shí) 0分 :00February 2, 2023 1少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。 2023年 2月 2日星期四 2時(shí) 0分 28秒 02:00:282 February 2023 1空山新雨后，天氣晚來秋。 上午 2時(shí) 0分 28