【正文】 體，板條馬氏體數(shù)量增加，板條內(nèi)位錯密度升高，使馬氏體強化。此外，奧氏體形變后位錯密度增加，為碳氮化物彌散析出提供了條件，獲得彌散強化效果。彌散析出的碳氮化物阻止奧氏體長大，轉(zhuǎn)變后的馬氏體板條更加細化，產(chǎn)生細晶強化。馬氏體板條的細化及其數(shù)量的增加，碳氮化物的彌散析出，都能使鋼在強化的同時得到韌化。 根據(jù)形變與相變的關系，形變熱處理可分為三種基本類型：在相變前進行形變；在相變中進行形變；在相變后進行形變。這三種類型的形變熱處理，都能獲得形變強化與相變強化的綜合效果?，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 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)域后進行塑性變形，然后立即進行淬火和回火，例如鍛熱淬火和軋熱淬火。此工藝能獲得較明顯的強韌化效果，與普通淬火相比，強度可提高 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，工藝簡單，還可減少工件的氧化、脫碳和變形，適用于形狀簡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 高溫變形淬火對鋼性能的影響 材料 種類 高溫形變熱處理條件 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 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)，立即對過冷奧氏體進行塑性變形 (變形量為 70%～ 80%)，然后再進行淬火和回火。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度、疲勞強度和耐磨性，特別是強度可提高 300MPa～ 1000MPa。因此它主要用于要求高強度和高耐磨性的零件和工具，如飛機起落架、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 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，故需用功率大的設備進行塑性變形。 形變熱處理在機械工業(yè)中的應用和發(fā)展速度很快，零件的類型和材料的品種不斷擴大。對彈簧類零件采用高溫形變淬火是強化彈簧的有效方法?？赏瑫r提高強度、塑性、沖擊韌性及疲勞強度。特別是對汽車板簧進行形變熱處理，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。高溫變形淬火對鋼性能的影響見表 64。 鍛熱淬火對連桿進行熱處理，效果良好。某廠對柴油機 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，綜合力學性能良好。實驗研究表明，對傳動零件齒輪及鏈輪進行高溫形變淬火，輪齒強度、耐磨性、彎曲強度比普通熱處理高 30%左右。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 另外，對其他的零件，如軸承、汽輪機的渦輪盤以及某些結構零件，如活塞銷，扭力桿、螺釘?shù)鹊?，采用不同形式的形變熱處理對于改善其質(zhì)量，提高工作的可靠性，延長使用壽命，均具有廣闊的前景。 鋼的熱處理新技術 第 6章 鋼的熱處理工藝 表面技術 表面技術是指改變零件的表面質(zhì)量或表面狀態(tài)，使其達到耐磨、耐蝕、美觀及精度要求的工藝，包括電鍍、噴涂、涂裝、氧化等。它雖然是主要針對磨損和腐蝕，但隨著社會發(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. 化學氣相沉積法 化學氣相沉積是在高溫下將爐內(nèi)抽成真空或通入氫氣，然后通入反應氣體并在爐內(nèi)產(chǎn)生化學反應，使工件表面形成覆層的方法，簡稱 CVD法。 鋼的熱處理新技術 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 氫氣保護氣氛中加熱到 1000℃ 左右，然后將四氯化鈦和碳氫化合物隨氫氣通入反應室內(nèi)，在工件表面產(chǎn)生鈦和碳的氣相化學反應，而生成碳化鈦的覆蓋層。其反應原理是四氯化鈦加熱變成蒸氣，通入反應室后由氫氣將金屬元素還原，這時由設備中直流高壓的陽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氫化合物 (甲烷、甲苯 )離子化并產(chǎn)生化學反應： 其中產(chǎn)生的 HCl被抽出反應室。 這種化學氣相沉積方法可進行鈦、鉭、鋯、鈮等碳化物和氮化物的沉積。 由于化學氣相沉積反應溫度高，并需要通入大量氫氣，操作不當易產(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，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中使離子加速并直接沉積于金屬表面形成覆層的方法，簡稱 PVD法。它具有沉積溫度低、沉積速度快、滲層成分和結構可控制、無公害等特點。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 第 6章 鋼的熱處理工藝 小 結 鋼的熱處理是提高機械產(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)實踐中的具體應用。機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 (表面淬火和化學熱處理等 )及特殊熱處理 (形變熱處理、磁場熱處理等 )，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、有效的強化手段。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 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？有何應用？ 3. 在生產(chǎn)中為了提高亞共析鋼的強度，常用的方法是提高亞共析鋼中珠光體的含量，問應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？ 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、得到的組織是什么？ 9. 有一批 45鋼普通車床傳動齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理 →機械加工 →高頻淬火 →回火。試問鍛后應進行何種熱處理？為什么？ 10. 現(xiàn)有一批 45鋼普通車床傳動齒輪，其工藝路線為鍛造 →熱處理① →機械加工 →熱處理② →高頻淬火 →回火。試問熱處理①和熱處理②應進行何種熱處理？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) 哪個溫度加熱淬火后馬氏體晶粒較粗大？ (2) 哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較多？ (3) 哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體較少？ (4) 哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ (5) 哪個溫度淬火合適？為什么？ 13. 已知某機床的主軸的材料為 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 題 第 6章 鋼的熱處理工藝 14. 有兩種高強螺栓，一種直徑為 10mm，另一種直徑為 30mm，都要求有較高的綜合機械性能： σb≥ 800MPa， ak≥ 600kJ/m2。試問應選擇什么材料及熱處理工藝？ 15. 用 T10鋼制造形狀簡單的車刀，其工藝路線為鍛造 →熱處理 →機加工 →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？形變熱處理強化機理是什么？ 17. 滲碳和氮化各應用于什么場合？工件經(jīng)滲碳和氮化化學熱處理后，工件的性能有何特點？ 18. 從材料、表面層組織、性能特點、應用范圍等方面比較各種表面熱處理、化學熱處理方法的異同？ 19. 分級淬火與等溫淬火的主要區(qū)別是什么？舉例說明它們的應用。 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 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，相悲各問年。 :00:2802:00:28February 2, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 2023年 2月 2日星期四 上午 2時 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 0分 :00February 2, 2023 1行動出成果，工作出財富。 2023年 2月 2日星期四 2時 0分 28秒 02:00:282 February 2023 1做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。 上午 2時 0分 28秒 上午 2時 0分 02:00: 沒有失敗，只有暫時停止成功！。 , February 2, 2023 很多事情努力了未必有結果，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成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。 :00:2802:00Feb232Feb23 1世間成事，不求其絕對圓滿，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意志堅強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 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 0分 :00February 2, 2023 1少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。 2023年 2月 2日星期四 2時 0分 28秒 02:00:282 February 2023 1空山新雨后，天氣晚來秋。 上午 2時 0分 28