【正文】 ，生產(chǎn)上極少采用 250～ 350℃ 的回火工藝。一般碳鋼中，隨著回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度降，塑性、韌性升。 5．表面淬火與局部淬火 ? 概念 ：僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝，稱為表面淬火。 ? 目的 ：提高表面層的硬度，從而提高耐磨性。 ? 方法 ： 采用快速加熱使表層很快達(dá)到奧氏體化溫度，而心部未被加熱，然后立即冷卻，淬火后的表層為細(xì)馬氏體，而心部仍為韌性較好的原始組織，從而使工件具有高的硬度、耐磨性、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度的綜合力學(xué)性能。 ? 后續(xù)操作 ：表面淬火后應(yīng) 緊接著進(jìn)行低溫回火 。 ? 分類(lèi) ：根據(jù)加熱方式，表面淬火可分為 火焰加熱 、 感應(yīng)加熱（高、中、工頻）、 接觸加熱 及 激光加熱 表面淬火等。 表面熱處理 （ 1）火焰加熱表面淬火 常用氧－乙炔焰快速加熱零件表面，使其達(dá)到奧氏體化溫度，并迅速噴水冷卻，使其表層獲得一定深度的淬硬層。 火焰加熱表面淬火的淬硬層深度為 2～ 6mm。 常用材料為中碳鋼、中碳合金鋼，如 3 40Cr、 65Mn，也可用于鑄鐵的表面淬火。 火焰加熱表面淬火設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小、成本低、靈活性大。 缺點(diǎn)： 生產(chǎn)率低，工件表面加熱溫度和加熱層深度不易控制，易過(guò)熱、淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。應(yīng)用 ：適用于單件與小批量生產(chǎn)及大型零件的表面淬火或局部表面淬火，如大型軸類(lèi)、大模數(shù)齒輪，機(jī)床導(dǎo)軌等。 （ 2）感應(yīng)加熱表面淬火 ? 裝置見(jiàn)教材 P76，圖 355. ? 工件表層在交變磁場(chǎng)的作用下，將相應(yīng)產(chǎn)生相同頻率但方向相反的感應(yīng)電流。 ? 感應(yīng)電流在工件中分布是不均勻的，表層電流密度大于心部電流密度，產(chǎn)生集膚效應(yīng)。 ? 集膚效應(yīng)隨電流頻率的升高而加強(qiáng) ，由于鋼本身具有電阻，因而集膚在工件表層的電流，可使表層迅速地加熱到淬火溫度，而心部仍未加熱，立即噴水（合金鋼浸油）快速冷卻，從而在工件表層獲得具有一定深度的淬硬層，即達(dá)到表面淬火地目的。 感應(yīng)加熱表面淬火 感應(yīng)加熱熱處理 三種感應(yīng)加熱方式 ①高頻加熱：采用電子管或高頻設(shè)備，頻率： 200～ 300KHz，淬硬層 ～2mm，適于小直徑軸和小模數(shù)齒輪的淬火。 ②中頻加熱：采用可控硅變頻器，頻率： ～ 8KHz。淬硬層 2～ 10mm，適于較大直徑的軸和齒輪淬火。 ③工頻加熱：采用工頻發(fā)電機(jī)，頻率： 50Hz，淬硬層 10～ 20mm，適于大直徑軸類(lèi)淬火，直徑 300mm以上，如軋輥、火車(chē)輪等。 為保證淬火后的表面硬度和心部強(qiáng)韌性，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼，如4 40Cr、 35CrMo等。 在表淬前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。淬火后，一般需進(jìn)行 180～ 200℃ 的低溫回火，以減少淬火內(nèi)應(yīng)力和降低脆性。 感應(yīng)表淬易實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化與自動(dòng)化，且質(zhì)量穩(wěn)定，設(shè)備投資大，維修與調(diào)整困難，不適用單件生產(chǎn)。 （ 3）接觸加熱表面淬火 利用一個(gè)變壓器獲得低電壓大電流，次級(jí)回路的一端接零件，另一端接一個(gè)紫銅滾輪作電極與零件淬火表面接觸，通電時(shí)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?chē)饘贉囟鹊停訜崽幯杆俦焕鋮s而達(dá)到淬火目的。 淬硬層達(dá) ～ ，硬度均勻，且變形小，目前主要用于導(dǎo)軌的強(qiáng)化。 （ 4）激光加熱表面淬火 利用激光束掃描零件表面，使表面迅速被加熱到淬火溫度，激光束離開(kāi)后，依靠零件自身的導(dǎo)熱將加熱處冷卻而達(dá)到淬火目的。 淬硬層 ～ ，變形很小，獲得的馬氏體極細(xì)，耐磨性很好，主要用于不規(guī)則零件表面的淬火。 （ 5）局部淬火 某些零件只要求 局部具有高硬度，其余部位不要求或不允許硬度過(guò)高 ，這時(shí)可采用局部淬火。通常只對(duì)要求淬硬的部位加熱，一般都采用火焰加熱，大量生產(chǎn)時(shí)可采用鹽浴加熱，迅速加熱至淬火溫度立即冷卻，以防其他部位溫度升高而發(fā)生組織變化。 ? 淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火。 6．表面化學(xué)熱處理 ?將工件置于一定化學(xué)活性介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素原子滲入工件表面，改變表面層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 ?主要種類(lèi)有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等。機(jī)械制造中最常用的滲碳和滲氮。 ? 化學(xué)熱處理與表面淬火都屬于表面熱處理，但表面淬火只改變表層組織，而化學(xué)熱處理不僅使表層改變組織而且還改變表層的化學(xué)成分，因而能更有效地提高表層的性能。 ?化學(xué)熱處理能有效地提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性以及疲勞強(qiáng)度等。是目前發(fā)展很快的熱處理工藝。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 ?目的：提高鋼件表層的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和一定的碳濃度梯度，在經(jīng)淬火后表層具有很高的硬度，而心部具有較高的塑性、韌性。 ?滲碳用鋼都采用低碳鋼和低碳合金鋼，以保證心部的性能要求，是向低碳（ ％～ %C）的碳鋼或合金鋼的表面滲入碳原子的過(guò)程。 ?滲碳后還應(yīng)進(jìn)行淬火和低溫回火處理。 ?滲碳主要用于承受較大沖擊載荷和嚴(yán)重磨損條件下工作的零件，如齒輪、活塞銷(xiāo)、軸類(lèi)等零件。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 常用滲碳工藝 ：氣體滲碳、固體滲碳和氣體碳氮共滲 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 氣體滲碳 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 滲碳后熱處理：鋼經(jīng)滲碳后若緩慢冷卻至室溫，由表及里均呈現(xiàn)平衡組織，其各項(xiàng)性能指標(biāo)都較低，必須再經(jīng)淬火及低溫回火后才能充分提高材料的性能，體現(xiàn)滲碳處理效果。 滲碳后常用的淬火工藝為：直接淬火法、一次淬火法、二次淬火法。 ①直接淬火法：將工件從滲碳爐中取出，直接淬入水或油中。也可將工件從滲碳溫度預(yù)冷到略高于 Ar3的某一溫度（約 830～ 850℃ ），淬入水或油中。 滲碳淬火后表層組織為：粗大 M+Ar+Fe3C， 變形較大，只適用于本身細(xì)晶粒度鋼和耐磨性要求低的零件。固體滲碳法不能直接淬火。 ②一次淬火法：滲碳后零件緩冷至室溫，再重新加熱淬火。 ③二次淬火法：滲碳后零件緩冷至室溫，再分別兩次加熱淬火。第一次淬火溫度為 Ac3以上 30～ 50℃ ，淬后心部獲得淬火組織，消除表層網(wǎng)狀滲碳體。第二次淬火溫度為 Ac1以上 30～ 50℃ ，淬后組織為：高碳 M+Ar+粒狀 Fe3C。 操作復(fù)雜，生產(chǎn)率低，只適于處理表層要求高耐磨性，而心部要求高強(qiáng)度和高韌性的零件。 以上滲碳后 3種淬火工藝，不論采用哪一種淬火方法，都要求鋼的淬透性好，才能改善心部組織和性能。一般都選用 20Cr或 20CrMnTi等合金滲碳鋼。 滲碳淬火后都應(yīng)進(jìn)行低溫回火（ 150～200℃ ），以降低淬火應(yīng)力和提高韌性。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲碳 鋼經(jīng)滲碳、淬火、回火后的組織與性能： ?表層：高碳 M回 ＋碳化物＋ Ar， 58～ 64HRC； ?心部： F＋ T＋低碳 M回 ， 30～ 45HRC。 ?表層硬度高而耐磨性較好，心部韌性較好；并有較高的疲勞強(qiáng)度。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲氮 向鋼件表面滲入氮原子的工藝，又稱氮化。氮化的目的是更大地提高鋼件表面的硬度和耐磨性，提高疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲氮 ?原理： 氮化與滲碳不同，滲碳時(shí)固溶強(qiáng)化與第二相強(qiáng)化并存，但固溶強(qiáng)化為主，而氮化則是以第二相強(qiáng)化為主。氮化的第二相是氮與 Fe之外的其他元素形成的氮化物。如與 Al、 Cr、 Mo、 W、 V、 Ti等形成硬度高且穩(wěn)定的 AlN、 CrN、 MoN化合物。這些化合物成為使表層具有高硬度，高耐磨性的第二強(qiáng)化相。 ? 由于強(qiáng)化相的存在，使表層具有很大的預(yù)壓應(yīng)力，大大提高了疲勞強(qiáng)度。彌散分布的氮化物在 600℃ 時(shí)不會(huì)聚集粗化而使硬度降低，故氮化后鋼具有很高的熱硬性，同時(shí)，氮化物能在表層形成一層致密組織，使鋼具有良好的抗蝕性。 ? 氮化是具有綜合強(qiáng)化效果的工藝，獲得了廣泛應(yīng)用。 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲氮 2）氮化處理常用的工藝 ①氣體氮化：零件置于專(zhuān)用爐內(nèi)，通人氨氣，溫度 500～ 570℃ ，活性氮原子被鋼件表層吸收，并與合金元素形成各種氮化物，保溫 20h～ 50h，可獲得 ～ 。 ②離子氮化：零件置于具有一定 真空度 的容器內(nèi)，通人氨或氮、氫混合氣體，保持一定壓力，加熱溫度 500～ 560℃ ，以容器為陽(yáng)極，零件為陰極，加以400～ 700V的直流電壓，電離成氮正離子以極高速度沖向零件，滲入表層并向內(nèi)擴(kuò)散形成一定厚度氮化層。離子氮化生產(chǎn)率高，氮化質(zhì)量好。 ③氣體軟氮化：又稱低溫碳氮共滲。常用共滲介質(zhì)是尿素，溫度為 500～570℃ ，尿素在此溫度產(chǎn)生活性碳、氮原子并被鋼件表層吸收而形成滲氮層。 滲透層硬度較低，脆性較小，但處理時(shí)間縮短，零件變形也很小。 氣體軟氮化處理不受材料成分限制，它適用于碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、鑄鐵以及粉末冶金材料等。用于對(duì)模具、量具以及耐磨零件的處理。 離子氮化及氮化組織 6．表面化學(xué)熱處理 ——滲氮 3）氮化處理特點(diǎn) ? 原理為氮化物第二相強(qiáng)化，故氮化鋼有專(zhuān)用鋼種，如38CrMoAl、 38CrWVAl、 35CrAl等。 ? 氮化處理溫度低，變形小，氮化層厚度?。s ～ ），氮化處理后不允許再進(jìn)行大量切削加工，?？蛇M(jìn)行精磨或研磨。 ? 氮化處理前須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以保證零件心部的性能。 ? 表面淬火、滲碳和氮化是最常的表面強(qiáng)化方法，大多為局部強(qiáng)化。在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)注明 處理部位，尺寸范圍及強(qiáng)化層的具體要求， 如強(qiáng)化層深度、金相組織及表面硬度等。如滲件中不允許硬度高的部位，也應(yīng)在圖紙上注明。 四 .影響熱處理效果的因素 1．淬硬性： 指淬火后表面能夠達(dá)到的最高硬度。 對(duì)碳鋼和合金鋼，淬硬性主要影響因素是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低直接決定著馬氏體的硬度，而合金元素對(duì)淬硬性影響不明顯。 2．淬透性 ：是指鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力。 鋼的淬透性大小通常以鋼在淬火后所得到的淬透層深度來(lái)表示。淬透層越深，則表示淬透性越好。 淬透性 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：由表面至半馬氏體組織的深度為淬透層深度。 即淬火后的零件中心具有 50％的馬氏體，則被認(rèn)為該零件已被淬透。 臨界淬透直徑 是指鋼在某種介質(zhì)中淬火時(shí)，心部得到半馬氏體組織的最大直徑，以 Do表示。 臨界淬透直徑愈大，則表示鋼的淬透性愈好。 影響淬透性的因素 ? 影響鋼的淬透性的主要因素是臨界冷卻速度 VK。 ? 臨界冷卻速度愈小，則鋼的淬透性就愈大，但臨界冷卻速度與鋼中的合金元素種類(lèi)及含量有關(guān)。除鈷外，大多數(shù)合金元素都能溶于奧氏體，使 C曲線向右移，增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性。臨界速度變小，從而提高鋼的淬透性。因此幾乎所有合金鋼的淬透性都比碳素鋼好，而碳素鋼的淬透性以共析成分附近的鋼最好。 ? 鋼的淬硬性、淬透性和零件的淬透層深度是三個(gè)不同概念。淬硬性高的鋼，淬透性不一定好。淬透性好的鋼，淬硬性不一定很高；零件的淬透層深度與零件的厚度和直徑有關(guān)。 淬透性的應(yīng)用 ?鋼的淬透性對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)很重要，但并非所有零件都要求淬透性好，應(yīng)根據(jù)工件的工作條件來(lái)確定淬透性。 ?對(duì)承受拉伸或壓縮為主要載荷時(shí)，要求整個(gè)斷面性能均勻，應(yīng)選用淬透性好的鋼，如拉桿、錘桿、模鍛、螺栓等。 ?承受彎曲載荷為主要載荷時(shí)，工作應(yīng)力表層大中心小，故不必選用淬透性好的鋼，如軸、齒輪等。 ?焊接工件不可選用淬透性高的鋼，以防止焊縫附近熱應(yīng)力增大而導(dǎo)致產(chǎn)生變形和裂紋。 作 業(yè) 教材 P87： 1 1 24 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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