【正文】 2023年 2月 10日星期五 6時(shí) 25分 36秒 06:25:3610 February 2023 1空山新雨后，天。 。 :25:3606:25:36February 10, 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。 :25:3606:25Feb2310Feb23 1世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無(wú)限完美。 , February 10, 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(méi)有。 2023年 2月 10日星期五 6時(shí) 25分 36秒 06:25:3610 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。 。 :25:3606:25:36February 10, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見(jiàn)青山。 :25:3606:25Feb2310Feb23 1故人江海別，幾度隔山川。 , February 10, 2023 雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。 20. 在 C曲線中分別畫(huà)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。 (2) 指出車刀在使用狀態(tài)下的顯微組織和大致硬度。試問(wèn)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。 要求：①說(shuō)明每道熱處理工序的作用；②分析組織變化的全過(guò)程。 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。試問(wèn)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。 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(wèn)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(guò)共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。熱處理是金屬材料最經(jīng)濟(jì)、有效的強(qiáng)化手段。 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。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(wú)公害等特點(diǎn)。 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(lái)發(fā)展了物理氣相沉積方法。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。 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。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(lái)越重要，所以表面處理工藝也得到迅速的發(fā)展。 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(pán)以及某些結(jié)構(gòu)零件，如活塞銷，扭力桿、螺釘?shù)鹊龋捎貌煌问降男巫儫崽幚韺?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。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。高溫變形淬火對(duì)鋼性能的影響見(jiàn)表 64。可同時(shí)提高強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度。 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。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 中溫形變熱處理示意圖。圖 溫形變熱處理示意圖。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(jiàn)表 64。現(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。 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。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。 形變熱處理的強(qiáng)化機(jī)理是：奧氏體形變使位錯(cuò)密度升高，由于動(dòng)態(tài)回復(fù)形成穩(wěn)定的亞結(jié)構(gòu)，淬火后獲得細(xì)小的馬氏體，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。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 形變熱處理 所謂形變熱處理，就是將形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化綜合起來(lái)的一種復(fù)合強(qiáng)韌化處理方法。 離子滲碳的硬度、疲勞強(qiáng)度、耐磨性等力學(xué)性能比傳統(tǒng)滲碳方法都高，而且滲碳速度快，特別是對(duì)狹小縫隙和小孔能進(jìn)行均勻的滲碳，滲碳層表面碳濃度和滲層深度容易控制，工件不易產(chǎn)生氧化；表面潔凈，耗電省和無(wú)污染。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 圖 離子滲氮示意圖 1— 真空容器 2— 直流電源 3— 測(cè)溫裝置系統(tǒng) 4— 真空泵 5— 滲劑氣體調(diào)節(jié)裝置 6— 待處理工件 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 2. 離子滲碳 離子滲碳是將工件裝入溫度在 900℃ 以上的真空爐內(nèi)，在通入碳?xì)浠衔?CH4或 C3H8)的氣氛中加熱，同時(shí)在工件 (陰極 )和陽(yáng)極之間施加高壓直流電，產(chǎn)生輝光放電使活化的碳被離子化，在工件附近加速?gòu)亩Z擊工件表面進(jìn)行滲碳。此外，離子滲氮節(jié)約能源，滲氮?dú)怏w消耗少，操作環(huán)境無(wú)污染；滲氮速度快，是普通氣體氮化的 3～ 4倍。 離子滲氮表面形成的氮化層具有優(yōu)異的力學(xué)性能，如高硬度，高耐磨性，良好的韌性和疲勞強(qiáng)度等，使得離子滲氮零件的使用壽命成倍提高。當(dāng)電壓調(diào)整到 400V～ 800V時(shí)，氨即電離分解成氮離子、氫離子和電子，并在工件表面產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象。 1. 離子滲氮 離子滲氮是在真空室內(nèi)進(jìn)行的 (見(jiàn)圖 )，工件接高壓直流電源的負(fù)極，真空鐘罩接正極。而且淬火介質(zhì)也由最初僅能氣淬，發(fā)展到現(xiàn)在的油淬、水淬、硝鹽淬火等。 2. 真空熱處理應(yīng)用 由于真空熱處理本身所具備的一系列特點(diǎn)，因此這項(xiàng)新的工藝技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。真空熱處理的脫氣作用，有利于改善鋼的韌性，提高工件的使用壽命。 ④ 脫氣作用。在真空中加熱時(shí)，工件表面的氧化物、油污發(fā)生分解并被真空泵排出，因而可得到表面光亮的工件。真空中氧的分壓很低，金屬在加熱時(shí)的氧化過(guò)程受到有效抑制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化加熱，減少工件在熱處理加熱過(guò)程中的氧化、脫碳現(xiàn)象。工件在真空中加熱時(shí)，升溫速度緩慢，因而工件內(nèi)外溫度均勻，所以處理時(shí)變形較小。據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，工件真空熱處理的畸變量?jī)H為鹽浴加熱淬火的三分之一，因而它還屬于清潔和精密生產(chǎn)技術(shù)范疇。 1. 真空熱處理的優(yōu)越性 真空熱處理是和可控氣氛并駕齊驅(qū)的應(yīng)用面很廣的無(wú)氧化熱處理技術(shù)，也是當(dāng)前熱處理生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度的主要標(biāo)志之一。提高材料性能；還具有便于自動(dòng)化、柔性化和清潔熱處理等優(yōu)點(diǎn)。 鋼的熱處理新技術(shù) 第 6章 鋼的熱處理工藝 真空熱處理 真空熱處理是在 ～ 的工藝。 3. 滴注式氣氛 用液體有機(jī)化合物 (如甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、三乙醇胺等 )混合滴入或與空氣混合后噴入高溫?zé)崽幚頎t內(nèi)所得到的氣氛稱為“滴注式氣氛”。由于反應(yīng)時(shí)放出大量熱量，故稱為放熱式氣氛。吸熱式氣氛主要用作滲碳?xì)夥蘸透咛间摰谋Ｗo(hù)氣氛。因此，“吸熱式”氣氛的制備，均要采用有觸媒劑 (催化劑)的高溫反應(yīng)爐產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)?？煽貧夥諢崽幚硪殉蔀樽畛墒斓?，在大批量生產(chǎn)條件下應(yīng)用最普遍的熱處理技術(shù)之一。從而也可以減少零件熱處理后的機(jī)加工余量及表面的清理工作。也可以對(duì)加熱過(guò)程的工件提供保護(hù)。而可控氣氛則是實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化加熱的最主要措施。 第 6章 鋼的熱處理工藝 可控氣氛熱處理 在爐氣成分可控的熱處理爐內(nèi)進(jìn)行的熱處理稱為可控氣氛熱處理。先進(jìn)熱處理技術(shù)正走向定量化、智能化和精確控制的新水平，各種工程和功能新材料、新工藝，為熱處理技術(shù)提供了更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。 氣相用稀土碳氮共滲劑的配制原則，是在碳氮共滲劑的基礎(chǔ)上加入含稀土的有機(jī)溶劑，混溶后的共滲劑按一定要求滴入普通滴注式氣體滲碳 (氮 )爐，即可實(shí)現(xiàn)稀土碳氮共滲，也可以將碳氮共滲劑和含稀土的有機(jī)溶劑分別滴入爐內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)稀土碳氮共滲。我國(guó)是稀土資源大國(guó)，大力發(fā)展稀土在化學(xué)熱處理領(lǐng)域的應(yīng)用，可充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)以獲得最佳的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。 催滲技術(shù)作為一種能縮短化學(xué)熱處理的工藝過(guò)程周期和提高滲層質(zhì)量的方法，能顯著地提高生產(chǎn)效率，自 20世紀(jì) 80年代，我國(guó)學(xué)者首先發(fā)現(xiàn)稀土催滲現(xiàn)象后，催滲研究就在我國(guó)蓬勃發(fā)展起來(lái)。前者主要以滲碳為主，用于提高結(jié)構(gòu)件 (如齒輪、蝸輪、軸類件 )的硬度、耐磨性和疲勞性；而后者以滲氮為主，主要用于提高工模具的表面硬度、耐磨性和抗咬合性。碳氮共滲零件的性能介于滲碳與滲氮零件之間。 一般零件氮化工藝路線如下： 鍛造 → 退火 → 粗加工 → 調(diào)質(zhì) → 精加工 → 除應(yīng)力 → 粗磨 →氮化 → 精磨或研磨。 滲氮主要缺點(diǎn)是工藝時(shí)間太長(zhǎng)，例如得到 ～ ，一般為 20h～ 50h，而得到相同厚度的滲碳層只需要 3h左右。鑒于此，許多精密零件非常適宜進(jìn)行滲氮處理。例如 38CrMoAl 鋼制造的軸類零件，要獲得 ～ 滲氮層深度，滲氮保溫時(shí)間需 50h以上。 由于氨氣分解溫度較低，故通常的滲氮溫度在 500℃ ～ 580℃ 之間。氮和許多合金元素如 Cr、 Mo、 Al等均能形成細(xì)小的氮化物。 氣體滲氮是將氨氣通入加熱至滲氮溫度的密封滲氮爐中，使其分解出活性氮原子 (2NH3→3H2+2[N])并被鋼件表面吸收、擴(kuò)散形成一定厚度的滲氮層。 常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲 (軟氮化 )等。更重要的是還要求熱處理變形小，尺寸精確，熱處理后最好不要再進(jìn)行機(jī)加工。其目的是提高零件表面硬度 (可達(dá) 1000HV～ 1200HV)、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。滲碳淬火并低溫回火是最終熱處理，目的是提高齒輪的抗磨損性能和抗接觸疲勞性能。 例：某汽車變速箱齒輪采用 20CrMnTi鋼制造，其制造工藝如下： 下料 →鍛造 →正火 →粗車并銑齒成型 →精銑齒輪 →滲碳淬火 +低溫回火 →研磨 →入庫(kù)。全部淬透時(shí)是低碳馬氏體；未淬透時(shí)是低碳馬氏體加少量鐵素體或屈氏體加鐵素體。淬火加回火后，滲碳層的組織由高碳回火馬氏體、碳化物和少量殘余奧氏體組成，其硬度可達(dá)到 58HRC～ 64HRC，具有高的耐磨性。該工藝復(fù)雜、成本高、效率低、變形大，僅用于要求表面高耐磨性和心部高韌性的重要零件。一次淬火加熱溫度一般為心部的以上，目的是細(xì)化心部組織，同時(shí)消除表層的網(wǎng)狀碳化物。這種方法適用于組織和性能要求較高的零件，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。淬火溫度的選擇應(yīng)兼顧表層和心部。 鋼的化學(xué)熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 零件滲碳終了出爐后緩慢冷卻，然后再重新加熱淬火，這稱為一次淬火法 [見(jiàn)圖 (c)]。直接淬火法 工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、成本低、氧化脫碳傾向小。 工件滲碳后隨爐 [見(jiàn)圖 (a)]或出爐預(yù)冷 [見(jiàn)圖 (b)]到稍高于心部成分的 Ar3溫度 (避免析出鐵素體 )，然后直接淬火，這就是直接淬火法。 3. 滲碳后的熱處理 工件滲碳后必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，否則就達(dá)不到表面強(qiáng)化的目的。當(dāng)滲碳零件有不允許高硬度的部位時(shí)，如裝配孔等，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖樣上予以注明。 圖 低碳鋼滲碳緩冷后的顯微組織 鋼的化學(xué)熱處理 第 6章 鋼的熱處理工藝 根據(jù)滲層組織和性能的要求，一般零件表層含碳量最好控制在 %～%之間，若含碳量過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)較多的網(wǎng)狀或塊狀碳化物，則滲碳層變脆，容易脫落；含碳量過(guò)低，則硬度不足，耐磨性差。對(duì)于碳鋼，滲層深度規(guī)定為：從表層到過(guò)渡層一半 (50