【正文】 復(fù)合表面強(qiáng)化工藝可使表層殘余壓應(yīng)力分布更合理,可明顯提高工件的疲勞強(qiáng)度。127。滲碳后進(jìn)行等溫淬火可保證心部馬氏體轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行以后,表層組織轉(zhuǎn)變才進(jìn)行。 在高淬透性鋼件中易形成縱裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成橫斷和縱劈。但我們可以控制熱處理工藝盡量使應(yīng)力分布合理,就可將其有害程度降低到最低限度,甚至變有害為有利。熱處理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力是不可避免的,而且往往是有害的amp。高頻淬火等,都是值得重視的方向。因此表面復(fù)合強(qiáng)化工藝,如滲碳氮化,滲碳amp。amp。127。氮化后的表面殘余壓應(yīng)力很高,但殘余壓應(yīng)力層很溥,往里急劇下降。從獲得表層殘余壓應(yīng)力的合理分布的觀點(diǎn)來看,單一的表面強(qiáng)化工藝不容易獲得理想的表層殘余壓應(yīng)力分布,而復(fù)合的表面強(qiáng)化工藝則可以有效的改善表層殘余應(yīng)力的分布。此外,amp。氮含量的提高而降低了表層馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)（Ms）,淬火后獲得了較高的表層殘余壓應(yīng)力使疲勞壽命得到提高。此外能降低表層馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）點(diǎn)的表面化學(xué)熱處理如滲碳、氮化、氰化等都為造成表層殘余壓應(yīng)力提供了條件,如高碳鋼的氮化淬火工藝,由于表層,amp。從上面的討論表明,滲碳層與心部馬氏體轉(zhuǎn)變的先后順序?qū)Ρ韺託堄鄳?yīng)力的大小有重要影響。有人對35SiMn2V鋼在310℃等溫2分鐘,10分鐘,90分鐘的殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試。 由表2可知在260℃行動(dòng)等溫比在320℃等溫的表面殘余應(yīng)力要高出一倍多 可見表面殘余應(yīng)力狀態(tài)對滲碳等溫淬火的等溫溫度是很敏感的。127。當(dāng)然滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時(shí)間對表層殘余應(yīng)力的大小有很大的影響。amp。127。127。127。但心部此時(shí)早已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而強(qiáng)化,所以心部對表層的體積膨脹將會起很大的壓制作用,使表層獲得殘余壓應(yīng)力。具有良好的塑性,不會對心部馬氏體轉(zhuǎn)變的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。這就是說在淬火過程中往往是心部首先產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變引起心部體積膨脹,并獲得強(qiáng)化,而表面還末冷卻到其對應(yīng)的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)（Ms）,故仍處于過冷奧氏體狀態(tài),amp。造成表層受壓心部受拉的應(yīng)力狀態(tài)。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應(yīng)力?滲碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應(yīng)力?其主要原因有兩個(gè)：一個(gè)原因是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大,淬火后表層體積膨脹大,而心部低碳馬氏體體積膨脹小,制約了表層的自由膨脹,amp。等溫淬火后即使進(jìn)行低溫回火,其表面殘余壓應(yīng)力，也比淬火后低溫回火高。如果在滲碳后再進(jìn)行等溫淬火將會增加表層殘余壓應(yīng)力,使疲勞強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。127。 三、殘余壓應(yīng)力對工件的影響滲碳表面強(qiáng)化作為提高工件的疲勞強(qiáng)度的方法應(yīng)用得很廣泛的原因。而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看,這時(shí)快冷有害無益。在此工藝中實(shí)施高溫段內(nèi)的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織,amp。,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心amp。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi))本身,而是淬火件局部位置(由幾何結(jié)構(gòu)決定),在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩,因而沒有淬硬所致amp。避免淬裂的可靠原則是設(shè)法盡量減小截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性。并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。127。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實(shí)際冷卻速度更緩,開裂的危險(xiǎn)性卻反而愈大。就殘余應(yīng)力而論,這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值,故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素,也是一個(gè)能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。127。127。組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。amp。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型,即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。就是工件中實(shí)際存在的應(yīng)力。只不過熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應(yīng)力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過程中,熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果,amp。amp。127。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀，材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,amp。這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí)，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布,就可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命,變有害為有利。127。尺寸和性能都有極為重要的影響。熱處理應(yīng)力及其影響 　　熱處理殘余力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力,對工件的形狀,amp。為了提高鈹青銅時(shí)效后的尺寸精度，可采用夾具夾持進(jìn)行時(shí)效，有時(shí)還可采用兩段分開時(shí)效處理。%的高導(dǎo)電性電極合金，由于溶點(diǎn)升高，最佳時(shí)效溫度為450480℃，保溫時(shí)間13小時(shí)。 （2） 鈹青銅的時(shí)效處理 鈹青銅的時(shí)效溫度與Be的含量有關(guān)，%的合金均宜進(jìn)行時(shí)效處理。薄形材料不得超過3秒,一般零件不超過5秒。為避免氧化應(yīng)在真空爐或氨分解、惰性氣體、還原性氣氛（如氫氣、一氧化碳等）中加熱，從而獲得光亮的熱處理效果。保溫時(shí)間一般可按1小時(shí)/25mm計(jì)算，鈹青銅在空氣或氧化性氣氛中進(jìn)行固溶加熱處理時(shí)，表面會形成氧化膜。固溶處理爐溫均勻度應(yīng)嚴(yán)格控制在177。但再進(jìn)行時(shí)效處理后，卻具有極好的彈性極限，同時(shí)硬度、強(qiáng)度也得到提高。經(jīng)固溶及時(shí)效處理后，強(qiáng)度可達(dá)12501500MPa(12501500公斤)。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度，低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。氮化處理溫度低，變形很小，它與滲碳、感應(yīng)表面淬火相比，變形小得多 鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過程，習(xí)慣上碳氮共滲又稱作氰化。 由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。適用于各種高速傳動(dòng)精密齒輪、機(jī)床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機(jī)曲軸、閥門等。 它是利用氨氣在加熱時(shí)分解出活性氮原子，被鋼吸收后在其表面形成氮化層，同時(shí)向心部擴(kuò)散。氣氛與金屬的化學(xué)反應(yīng) 　　一． 氣氛與鋼鐵的化學(xué)反應(yīng) 1. 氧化 2Fe＋O2→2FeO Fe＋H2O→FeO＋H2 FeC＋CO2→Fe＋2CO 2. 還原 FeO＋H2→Fe＋H2O FeO＋CO→Fe＋O2 3. 滲碳 2CO→［C］＋CO2 Fe＋［C］→FeC CH4→［C］＋2H2 2NH3→2［N］＋3H2 Fe＋［N］→Fe