【正文】 特點(diǎn)：工作溫度范圍寬、易控溫、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。73 熱處理電阻爐熱處理爐可分為：電阻爐、燃料爐、煤氣爐、油爐、煤爐等。爐襯材料的選擇原則：（1）連續(xù)作業(yè)電阻爐，應(yīng)增加保溫層厚度；周期作業(yè)電阻爐，應(yīng)減小保溫層厚度；（2）選用耐火材料時(shí)，只要考慮最高使用溫度、體積密度、熱導(dǎo)率、耐蝕性、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等性能；（3）選用保溫材料時(shí)，保溫層厚度應(yīng)保證爐殼外表溫升不大于60 ℃，最高使用溫度應(yīng)高于耐火層與保溫層交界面的溫度。（1）物理性能：體積、密度、吸水率、氣孔率、比重、透氣性、耐壓強(qiáng)度、熱膨脹性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱容量等；（2）技術(shù)性能：耐火度、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、高溫化學(xué)穩(wěn)定性、熱震穩(wěn)定性、高溫體積穩(wěn)定性等。721 爐襯材料耐火材料：能夠抵抗高溫并承受在高溫下產(chǎn)生的物理與化學(xué)作用的材料。二、滿足服役條件要求：服役條件（拉伸負(fù)荷、往復(fù)負(fù)荷、彈性變形、沖擊負(fù)荷、磨損）、失效分析三、具有良好的加工工藝性能：(冷加工工藝、熱加工工藝)重選或修改初選材料制定加工工藝路線提出對材料的工藝性能要求綜合比較初選材料確定材料不合格四、選材方法：承受拉伸沖擊多種負(fù)荷時(shí)（要求高強(qiáng)度、高韌性），選質(zhì)量效應(yīng)小、淬透性好的鋼，如合金鋼；若要求精度高、變形小，則選用油淬鋼（合金鋼），不選水淬鋼（碳鋼）；在滿足使用性能的前提下，盡量選用低含碳量的鋼（低碳鋼的塑性和韌性比高碳鋼要好）；承受交變負(fù)荷時(shí)，要考慮材料的強(qiáng)度、韌性、抗疲勞強(qiáng)度，還要考慮工件表面粗糙度、凹槽、螺紋、棱角、材質(zhì)、組織、內(nèi)部缺陷等等；承受沖擊負(fù)荷時(shí)，要考慮碳含量或合金元素含量、回火組織、晶粒度等；承受摩擦磨損時(shí)，主要考慮碳、氮元素的表面含量及淬火組織；（滑動(dòng)摩擦?xí)r中低碳鋼，滾動(dòng)摩擦?xí)r軸承鋼）表面硬化處理工件，要考慮材料成分、硬化層厚度、冷卻速度、芯部硬度等因素；63 工藝設(shè)計(jì)包括：工藝在整個(gè)工件加工制造過程中的位置、工藝選擇、工藝規(guī)程的擬定一、位置：（畫圖85）性能要求不高、要求較高的一般工件、要求較高的精密工件二、工藝選擇：熱處理技術(shù)條件：需要考慮材料，組織，硬化層、滲碳層、滲氮層的厚度，機(jī)械性能（抗拉性能指標(biāo)、沖擊性能指標(biāo)、硬度指標(biāo)這三個(gè)指標(biāo)來衡量）；工藝性考慮：先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)性工廠生產(chǎn)條件和生產(chǎn)類型節(jié)能環(huán)保要求三、金相組織：在滿足使用性能的條件下，盡量控制工件的組織使晶界斷裂轉(zhuǎn)化為晶內(nèi)斷裂（如下貝氏體、馬氏體）四、熱處理工藝規(guī)程擬定保證質(zhì)量節(jié)約成本；選擇合適的熱處理工藝；選擇合理的加熱與冷卻方法；力求優(yōu)化各工序，避免重復(fù)；確定工藝間的質(zhì)量檢查和控制方法，及其使用的設(shè)備。盡量簡單、均衡、規(guī)則、對稱（畫圖82）：1）球形優(yōu)于立方體、長方體，圓柱體優(yōu)于圓錐體，圓形截面優(yōu)于橢圓形截面，方形截面優(yōu)于矩形截面；2）盡可能的把各種功能孔的尺寸與位置布置成均衡對稱；3）輔助孔不應(yīng)位于交叉刃口的延長線上，更不應(yīng)靠近小銳角；（畫圖83）4）盲孔盡可能改為通孔；防止降低工件機(jī)械強(qiáng)度：工件薄壁或者性能最差部位，盡可能通過選材和工藝規(guī)范防止性能降低；充分考慮熱處理工藝性：淬透性、淬硬性、變形和開裂傾向、過熱敏感性、氧化脫碳敏感性等工藝指標(biāo)與材料選擇、成本控制、生產(chǎn)周期、出現(xiàn)廢品的情況有關(guān)；二、設(shè)計(jì)中的實(shí)際措施（由于形狀和尺寸各異，不可能遵循以上設(shè)計(jì)原則）（1）設(shè)計(jì)成合理形狀，淬硬后再磨去不必要部位；（2）非對稱形狀的工件，可在不重要位置或具有加工余量位置采用加工工藝孔等措施改善散熱條件；（3）大型形狀復(fù)雜工件，可采用拼鑲結(jié)構(gòu)，解決加工難、熱處理難；（4）刻字、印痕的位置應(yīng)離應(yīng)力集中程度高的孔盡量遠(yuǎn)。c、設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)：工件要求、技術(shù)條件、工廠規(guī)模、產(chǎn)品特點(diǎn)、產(chǎn)品失效形式、現(xiàn)場條件等，確定熱處理設(shè)備，以達(dá)到提高工件質(zhì)量、便于管理、降低成本。56氮碳共滲（軟氮化）（液體氮碳工藝有毒被限制）氣體氮碳工藝較為普遍，溫度較低（500600℃），滲氮為主、滲碳為輔57碳氮共滲（液體碳氮共滲工藝有毒被限制）氣體碳氮共滲較為普遍，低溫時(shí)（520580℃）相當(dāng)于氮碳共滲，高溫（790930℃）時(shí)，以滲碳為主兼具滲碳工藝（滲層硬度分布曲線較平緩而能承受較大的工作負(fù)荷）和滲氮工藝（高硬度、優(yōu)異耐磨性、低溫、周期短等）的優(yōu)點(diǎn)58滲硼為了獲得高硬度、良好的抗蝕性（硫酸、鹽酸和堿中，但硝酸不耐腐蝕）59 滲鉻為了獲得抗氧化性、耐蝕性（耐酸、耐堿、耐熱）510 滲鋁為了獲得高溫抗氧化性第十四講：熱處理工藝設(shè)計(jì)提問：滲氮工藝的特點(diǎn)及缺點(diǎn)？滲氮前要進(jìn)行哪些工序？滲氮工藝有哪幾種？為何要分段滲氮？碳氮共滲工藝以滲什么元素為主？6 熱處理工藝設(shè)計(jì)a、熱處理工藝設(shè)計(jì)考慮：可靠性、安全性、再現(xiàn)性、經(jīng)濟(jì)性。六、滲氮后質(zhì)量檢查厚度檢查：金相法、斷口法硬度檢查：輕型洛氏硬度計(jì)（HRN）、維氏硬度計(jì)（HV）脆性檢查：根據(jù)維氏硬度計(jì)壓頭的棱錐在工件表面上的壓痕形狀，分為四級1級不脆，壓痕邊緣完整無缺；2級略脆，壓痕邊緣有輕微崩碎；3級脆，壓痕邊緣崩碎較大；4級極脆，壓痕邊緣嚴(yán)重脆裂。2）二段滲氮（二級滲氮）——目前應(yīng)用最廣泛的滲氮工藝（畫圖517）a、第一段溫度較低，為了獲得高彌散度、高硬度的合金氮化物；b、第二段溫度較高，增加擴(kuò)散速度，縮短滲氮時(shí)間；3）三段滲氮（三級滲氮）：第二段滲氮溫度比二段滲氮的溫度高，所以滲氮速度快同一滲氮厚度，等溫滲氮所花時(shí)間最長，二段滲氮可節(jié)省15%的時(shí)間，三段滲氮可節(jié)省50%的時(shí)間。2）穩(wěn)定處理及時(shí)效：都是為了徹底消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小變形；穩(wěn)定處理溫度要低于回火溫度，時(shí)效溫度要低于穩(wěn)定處理溫度，且時(shí)間都要很長。表面氧化與腐蝕清潔工件表面、提純滲碳劑、烘干滲碳劑等措施防止第十三講：滲氮及碳氮共滲提問：固體、液體、氣體滲碳三種工藝相比較而言，哪種滲碳速度最快？哪種滲層碳濃度分布最均勻？滲碳件熱處理需要滿足的要求？為了消除氣體滲碳件滲層的網(wǎng)狀碳化物，能否采用一次淬火法？55 滲氮（氮化）一、 概述定義：將氮滲入鋼件表面層的化學(xué)熱處理。（3）兩次淬火法（畫圖514）a、缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜、工件易變形、易氧化脫碳、周期長、成本高；b、第一次淬火作用細(xì)化芯部晶粒，消除表面網(wǎng)狀碳化物，第二次淬火作用細(xì)化表層晶粒；c、僅適用于為了消除網(wǎng)狀碳化物而采用的熱處理工藝。e、由于此法晶粒容易粗大，僅適用于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。工藝：（1）直接淬火法（畫圖512）a、優(yōu)點(diǎn)：方便、節(jié)能、生產(chǎn)率高、脫碳少、變形??；b、缺點(diǎn)：淬火溫度較高，晶粒較粗大，表層殘余奧氏體量增多，容易變形和表層硬度降低，無法消除表面嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織。四、滲碳件的熱處理鋼滲碳后的緩冷組織a、一般來說，%時(shí)，表面組織為：Fe3CⅡ + P；b、%時(shí)，則Fe3CⅡ呈明顯網(wǎng)狀分布；c、若碳含量很高，超過奧氏體的最大碳含量（%，這里可以提問學(xué)生），則出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)狀滲碳體外，還可能出現(xiàn)大塊狀的滲碳體；而在合金滲碳鋼中，不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體，出現(xiàn)顆粒狀或大塊狀碳化物。 （2）無毒液體滲碳（中性鹽?。篴、滲碳溫度1000℃；b、滲碳時(shí)間4h；c；d、表面硬度HV800以上；三、固體滲碳本質(zhì)：依靠CO氣氛進(jìn)行滲碳設(shè)備：滲碳箱（裝有固體滲碳劑的箱子）、加熱爐滲劑：能產(chǎn)生活性碳原子的固體物質(zhì)（木炭、焦炭、鋸木屑等）+ 催化劑（BaCONa2CO3等）非滲碳部位防止?jié)B碳方法：a、鍍銅；b、涂膏劑；c、滲碳厚度2倍的加工余量（這里可以提問學(xué)生，為何要2倍以上，不能1倍或3倍。滲碳工藝：（1）一段滲碳法：操作簡單、但滲碳層濃度、梯度及生產(chǎn)周期不理想；（2）分段滲碳法：強(qiáng)滲階段和擴(kuò)散階段（畫圖511）第十二講：滲碳提問：化學(xué)熱處理的定義、特點(diǎn)及分類？化學(xué)熱處理的基本過程？滲層的組織結(jié)構(gòu)主要由什么來決定？二、液體滲碳缺點(diǎn)：高溫?fù)]發(fā)、有毒、管理保存不便、成本高、污染環(huán)境。（1）煤油：可分解出極強(qiáng)滲碳作用的碳?xì)浠衔铮ㄈ鏑HC3H8），但容易形成炭黑和焦油；（2）甲醇或乙醇：不易產(chǎn)生活性碳原子，一般作為稀釋劑或排氣劑；（3）丙酮：較多量活性碳原子，滲碳能力強(qiáng)，且清潔環(huán)保。δ=Kτ1/2 一、氣體滲碳——目前應(yīng)用最廣泛的一種滲碳方法優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)周期短（約為固體滲碳周期的一半）、質(zhì)量均勻、易于控制、操作方便。滲碳溫度：要高于Ac3，一般在900～940℃范圍，且有提高的趨勢，為了減少生產(chǎn)時(shí)間。（與工件大小和服役條件有關(guān)）3）平緩的濃度梯度；（陡峭的濃度梯度易發(fā)生應(yīng)力集中而斷裂）4）盡可能短的滲碳時(shí)間及穩(wěn)定的滲碳質(zhì)量。（亞共析成分時(shí)，耐磨性和硬度不理想；%時(shí)，易形成網(wǎng)狀或塊狀碳化物，脆性大，容易剝落；而在此范圍內(nèi)，經(jīng)淬火和低溫回火后滲層組織為馬氏體+細(xì)小碳化物，高硬度、高耐磨性。54 滲碳理想滲碳工藝必須滿足的要求：1）表層獲得所要求的碳含量；%%。而要達(dá)到高的濃度梯度，必須提供高濃度的爐氣和潔凈的活性表面。滲層深度與溫度、時(shí)間、表面濃度有關(guān)。三、擴(kuò)散過程：滲入原子由表面向內(nèi)部擴(kuò)散，并形成一定厚度的擴(kuò)散層擴(kuò)散速度與濃度梯度、溫度、晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、滲入元素性質(zhì)等因素有關(guān)。二、吸收過程：活性原子被鋼件表面吸收吸收方式：溶解、形成化合物例如：[C]向奧氏體中溶解，[N]向鐵素體中溶解；若達(dá)到飽和，則形成碳化物或氮化物；一般來說，金屬滲入元素與鐵形成置換固溶體，非金屬滲入元素溶于鐵中形成間隙固溶體。（畫表52）52 化學(xué)熱處理的基本過程分解、吸收、擴(kuò)散一、分解過程：滲劑發(fā)生分解反應(yīng)例如：滲碳劑的分解 2CO → CO2 + [C] CH4 → 2H2 + [C] 滲氮?jiǎng)┑姆纸?2NH3 → 3H2 + 2[C]（活性原子：指那些在一定化學(xué)反應(yīng)中剛產(chǎn)生的，以原子狀態(tài)存在的元素。作業(yè)： 淬火加熱溫度的選取原則？ 影響高頻淬火件質(zhì)量的因素有哪些？提高措施有哪些？ 高頻感應(yīng)淬火后，工件的組織分布如何？其性能又有哪些變化？第十一講：化學(xué)熱處理提問：高頻淬火后的組織分為幾個(gè)區(qū)？高頻淬火件的理想組織應(yīng)該為多少級？提高高頻淬火件性能及精度的措施有哪些？5 化學(xué)熱處理51 概述一、定義：將工件放在活性介質(zhì)中加熱到一定溫度，使工件表面與周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，工件表面的化學(xué)成分發(fā)生變化，隨之改變其金相組織與性能的一種熱處理工藝。（1）爐內(nèi)回火；（2）自行回火；（利用工件高頻淬火后的余熱）（3）高頻回火；（4）高頻淬火件要立即回火；（可穩(wěn)定組織、消除內(nèi)應(yīng)力）42 火焰表面淬火定義：將工件置于可燃?xì)怏w產(chǎn)生的火焰中加熱到奧氏體化溫度，經(jīng)水或水溶液冷卻，獲得一定硬度和硬化層厚度的一種表面淬火方法；優(yōu)點(diǎn)：對各種形狀與尺寸工件表面進(jìn)行局部淬火，設(shè)備簡單、使用方便，成本低廉、無氧化脫碳、變形小、淬火后表面清潔；缺點(diǎn)：淬火溫度不易控制，易過熱，硬化層厚度不易控制。（2）硬化層測定a、從表面測量至50%M+50%T處；b、從表面測量至20%鐵素體處；等等影響高頻淬火質(zhì)量因素（1）化學(xué)成分：主要涉及到碳含量，要嚴(yán)格控制；（%%C、%%C）（2）原始組織：要求細(xì)小、均勻；（3）表面脫碳與過熱：表面脫碳會(huì)硬度值降低，過熱會(huì)產(chǎn)生粗針馬氏體和大量殘余奧氏體。高頻淬火工件以46級為理想組織。Fc Fc為工件淬火加熱面積加熱溫度與加熱速度加熱速度提高，則加熱溫度也要相應(yīng)提高加熱時(shí)間一般利用圖表來確定；移動(dòng)速度工件的移動(dòng)速度與一次淬火的加熱時(shí)間相當(dāng)；加熱功率確定時(shí)，移動(dòng)速度越慢，淬火溫度越高，硬化層越厚；淬火冷卻介質(zhì)一般為水，也可用乳化液；冷卻方式為水噴，（不能太高，否則會(huì)淬裂），水溫為1530℃（超過30℃不易淬硬）；冷卻時(shí)間為12倍的高頻淬火加熱時(shí)間；連續(xù)淬火時(shí)，一般在加熱結(jié)束后210s內(nèi)停止冷卻。硬化層厚度應(yīng)小于透入層厚度，最好為透入層厚度的一半。五、工藝頻率的選擇根據(jù)工件的尺寸和硬化層厚度要求，選擇電流頻率。第十講：表面感應(yīng)淬火提問：a、表面熱處理分為哪幾類？激光加熱淬火屬于哪類？ b、現(xiàn)有一個(gè)小模數(shù)的齒輪，需要進(jìn)行1mm深的表面強(qiáng)化熱處理，應(yīng)采用什么熱處理手段？四、高頻淬火后的組織與性能組織（畫圖47）分為三個(gè)區(qū)：第Ⅰ區(qū)（完全淬火層）：溫度高于Ac3，全部馬氏體組織；第Ⅱ區(qū)（過渡層）：溫度在Ac3～Ac,1之間，馬氏體+未溶鐵素體；第Ⅲ區(qū)：溫度在Ac,1以下，珠光體（或珠光體+鐵素體）。）b、奧氏體均勻化——提高加熱速度，奧氏體相變溫度Ac1升高，導(dǎo)致奧氏體內(nèi)濃度差增大，奧氏體不易均勻；c、奧氏體晶粒大小——提高加熱速度，奧氏體晶粒變細(xì)；（類似于提高冷卻速度，凝固組織越細(xì)小）對冷卻相變影響加熱速度快，奧氏體成分不均勻、存在未溶碳化物與高碳偏聚區(qū)（相當(dāng)于熔體內(nèi)有異質(zhì)點(diǎn)和成分過冷，則很容易形核），則很不穩(wěn)定，c曲線左移，很容易發(fā)生相變；高碳區(qū)的奧氏體容易轉(zhuǎn)變成高碳針片狀馬氏體，低碳區(qū)的奧氏體容易形成低碳板條狀馬氏體。通入感應(yīng)圈的電流頻率越高，感應(yīng)渦流的集膚效應(yīng)越強(qiáng)烈，故電流透入深度越薄，淬硬層深度也越薄。這些自成回路的感應(yīng)電流稱為渦流，在被加熱工件中的分布由表及里呈指數(shù)規(guī)律衰減，主要集中在工件表層，內(nèi)部幾乎沒有，此現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。一、優(yōu)點(diǎn)：（1）內(nèi)熱源直接加熱、加熱速度快、熱效率高、節(jié)能顯著；（2）只加熱工件表面，變形??；（3）加熱時(shí)間短、氧化脫碳少‘（4）表面硬度高，缺口敏感性小，疲勞強(qiáng)度、耐磨性有較大