【正文】 透性，d表示至水冷端距離。d、彈簧，必須淬透，且要求全部獲得90%以上馬氏體，否則會引起彈性極限顯著降低。36 回火回火是熱處理過程中的最后一道工序，關系著工件的使用壽命。二、目的：a、消除或減小工件的淬火應力；b、適當降低硬度、提高塑性和韌性，得到較高的綜合機械性能；c、穩(wěn)定組織，使工件尺寸在長期使用過程中不發(fā)生變化。中溫回火（350500℃）：a、組織：回火屈氏體，淬火應力基本消除；b、性能：具有高的彈性極限、較好的塑性和韌性；c、冷卻方式：空冷；d、應用：彈簧鋼件和熱鍛模具淬火件等高溫回火（500650℃）：（又稱“調質”）a、組織：回火索氏體；b、性能：具有良好的綜合機械性能；c、冷卻方式：水冷或油冷；d、應用：中碳結構鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機半軸、機床主軸、齒輪等重要的機器零件。四、回火工藝制定回火溫度選擇a、采用強烈淬火介質時，取上限，分級或等溫淬火時，取下限；b、采用冷油淬火時，取下限；c、裝箱工件，取上限，不裝箱工件取下限；d、箱式回火取上限，鹽浴爐回火取下限；回火時間選擇空氣爐中按25min/mm選取，最短不低于3040min；液體介質中，時間可縮短5060%的時間。五、時效鋼淬火冷卻到室溫后，殘余奧氏體會發(fā)生轉變而使體積膨脹，同時鋼中馬氏體會發(fā)生分解而體積收縮，從而引起鋼的變形。（其它金屬或合金，其熱處理工藝也包括四把火，只是淬火一般稱為固溶，回火稱為人工時效）作業(yè)： 何謂鋼的淬透性？淬硬性？說明影響淬透性、淬硬性和淬透層深度的因素。第九講：感應加熱淬火期中課堂隨考：（一個學時）一、名詞解釋（共30分，每個5分）熱處理 珠光體轉變 馬氏體轉變 軟化退火 淬火 淬透性二、簡答題（共70分）加熱溫度確定的一般原則？（10分）試述淬火的目的、淬火方法、并比較各種淬火方法的優(yōu)缺點。（20分）Φ3078 mm的40Cr鋼鍛件要進行完全退火處理，則其完全退火工藝參數(shù)分別是多少？并畫出完全退火工藝曲線。表面淬火：將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而芯部仍然保持淬火前組織（調質或正火組織）的熱處理方法。缺點：設備費用昂貴、不適用于單件生產。表面淬火用材料：%%C的中碳鋼，如440Cr鋼等41 感應加熱表面淬火（高頻淬火）利用電磁感應原理進行加熱按設備產生頻率不同可分為高頻（1001000kHz）：常用200300kHz，主要用于中小模數(shù)齒輪和小軸的表面淬火，電源設備為電子管式高頻發(fā)生器；中頻（110kHz）：，可獲36mm深硬化層，主要用于要求淬硬層較深的零件，如曲軸、凸輪軸、大中模數(shù)齒輪，較大尺寸軸及鋼軌等，電源設備為中頻發(fā)電機或可控硅中頻發(fā)生器；工頻（50Hz）：硬化層深度1015mm以上，適用于大直徑鋼材的穿透加熱及要求淬硬層深的大工件，如軋輥等，不需要變頻設備。二、感應加熱原理（畫圖948）將工件置于銅管制成的感應圈中，向感應圈通以一定頻率的交變電流，其周圍即產生與電流變化頻率相同的交變磁場，則工件內產生與感應圈頻率相同而方向相反的感應電流，感應電流沿工件表面自成回路，將電能轉化成熱能，使工件加熱。感應加熱淬火：利用感應電流的集膚效應，迅速加熱工件表面層至淬火溫度，立即噴液或浸液冷卻使工件表面淬火。δ=（500600）/ f1/2三、對相變的影響（加熱時間僅幾秒或十幾秒就達到淬火溫度，對相變有一定影響）對加熱相變影響a、奧氏體形成——提高加熱速度，使相變點AcAcAcm都升高；（因短時間內到達理論相變點溫度后，其內部由于擴散不及時，不能有效進行奧氏體形核，則迫使相變點升高溫度，才能獲取更大的能量形核長大。對回火相變影響由于馬氏體成分不均勻性較大，容易發(fā)生轉變，因此回火溫度不宜偏高，要偏低。（如果加熱層較深，在硬化層中還可出現(xiàn)：馬氏體+貝氏體、或馬氏體+貝氏體+屈氏體+少量鐵素體）硬化層的測量硬度法、斷口法、金相法、腐蝕法性能（1）硬度：比普通淬火后硬度高23個HRC；（2）耐磨性：比普通淬火件的耐磨性高，但比滲碳淬火件要低；（3）疲勞強度：顯著提高工件的疲勞強度。頻率越高，透入深度越淺；反之越深。單位表面功率（比功率ΔP）（可通過查表獲得）比功率大小決定了加熱速度的快慢與加熱溫度的高低；工件加熱所需功率為：P1=ΔP高頻淬火質量評定（1）金相組織與硬度金相組織分10級：12級為過熱粗針馬氏體；3級為略有過熱的中等針狀馬氏體；45級為細針馬氏體；6級為隱晶馬氏體；7級為碳濃度分布不均勻的隱晶馬氏體；8級為加熱不足的馬氏體、屈氏體和少量鐵素體；910級為不完全淬火的馬氏體和大量鐵素體。硬度：根據設計要求。提高高頻淬火件性能及精度的措施（1）合理確定硬化層厚度與分布；（2）原始組織應采用正火或調質處理；（3）合理設計感應器；（保證加熱和冷卻均勻）六、回火工藝目的：消除內應力、消除脆性，保持高硬度和高耐磨性。43 電解液加熱表面淬火優(yōu)點：可對工件進行局部淬火，工藝及設備簡單、變形小、成本低廉、無氧化脫碳等；缺點：溫度不易控制，易過熱或熔化。作用：強化表面、保護表面特點：a、表面化學成分發(fā)生改變；b、既有各種物理化學過程，又有復雜的冶金過程（滲層與金屬基體緊密結合）；c、滲層與金屬基體間無明顯的分界面，兩者的組織、成分與性能呈梯度變化；（與電鍍及磷化或氧化處理的區(qū)別）二、分類廣義上分：表面擴散滲入、表面合金復層滲入元素分：非金屬滲入、金屬滲入；單元滲入、多元滲入；（畫表51）滲入元素對鋼表面性能的作用：a、提高表面硬度、耐磨性；b、提高抗咬合、抗擦傷能力；c、提高抗氧化性、抗蝕性。）滲劑中分解出活性原子的速度，與滲劑的性質、數(shù)量、分解溫度以及有無催化劑有關。吸收過程的強弱與活性介質的分解速度、滲入元素的性質、擴散速度、鋼的成分及其表面狀態(tài)有關。三個過程互相制約，分解是前提，擴散是關鍵。53 滲層的形成過程與結構一、多相滲層的形成過程（畫圖553）提高滲層最外層的濃度梯度，是加速化學熱處理的一個重要途徑。二、滲層的組織結構溫度的影響（畫圖54）溫度越高，則α固溶體層越厚；冷卻速度的影響（畫圖55）緩冷，有助于滲入元素繼續(xù)向工件內部擴散。耐磨要求取上限，強韌要求取下限。）2）合適的滲碳層厚度；。滲碳質量決定于滲碳層厚度、表面碳濃度及理想的濃度分布。滲碳時間：與滲層厚度呈拋物線關系，時間越長，厚度越大。設備：井式爐（RJJ型）（最普遍應用的一種爐子）滲劑：煤油、醇類、酮類（直接滴入爐內熱烈分解而獲得滲碳氣氛）滲劑選擇要滿足下列條件：a、產氣量高；b、產生的炭黑少；c、含硫量低。排氣工藝：在重新裝入滲碳件后，需要滴入排氣劑或滲碳劑，排出爐內的OH2O、CO2等氧化性氣體。設備：鹽浴爐滲劑：a、氰化物鹽?。ㄓ卸?、已被禁止）；b、“603”鹽?。?% Na2CO3 + 15% KCl + 10% NaCl + 20%（NH2）2CO + 50% 木炭粉(粒度100目)，雖然原料無毒，但其反應產物仍然有毒；c、中性鹽：35% K2CO3（或Na2CO3） + 25% KCl + 25% NaCl + 15% SiC（或木炭、粉或石墨）工藝： （1）“603”液體滲碳：a、滲碳溫度920～940℃；b、裝爐量為鹽浴總量的5070%；c、%；d、滲層厚度由滲碳時間決定。主要從滲碳厚度的計算角度考慮）。滲碳件熱處理需滿足要求：（1）合理的滲層金相組織；（不允許網狀碳化物，殘余奧氏體應少，表面硬度不低于HRC58）（2）足夠的心部強度，HRC3845；（不允許有大量鐵素體，重要工件不允許淬火后有未溶解鐵素體）（3）表面層只允許有極少量局部脫碳發(fā)生；（4）盡可能較少熱處理后的變形。c、生產上很少使用直接淬火法，一般采用預冷后淬火法（降溫到略高于Ar3，然后淬火，如圖512）d、預冷后淬火法，是氣體滲碳連續(xù)作業(yè)爐的生產上廣泛采用的熱處理方法。（2）一次淬火法（畫圖513）a、優(yōu)點：與直接淬火法相同，適用于細晶粒鋼；b、缺點：淬火溫度高，表面殘余奧氏體量大，無法消除表面嚴重的網狀碳化物組織。滲碳層厚度測定方法斷口目測法（工廠爐前使用）、金相測定法（日常檢驗使用）、剝層化學分析法（科學研究使用）五、缺陷及防止大塊狀或網狀碳化物防止：嚴格控制表面碳濃度；消除：適當提高淬火溫度、兩次淬火、正火+淬火、高溫回火滲碳層過厚或太薄防止：嚴格控制工藝參數(shù)；消除：太薄可通過補滲滲碳層不均勻清洗工件表面、工件裝爐合理布置、定期清理爐內積碳等措施防止淬火硬度不足滲碳層濃度偏低造成的，可通過嚴格控制工藝參數(shù)及工藝過程防止；熱處理工藝不合理造成的，可通過嚴格選擇和控制淬火溫度進行防止心部硬度過高或不足硬度不足：提高淬火溫度，使鐵素體完全溶解；硬度過高：適當降低淬火溫度。鋼件滲氮后特點：（1）表面硬度高，熱硬性和熱穩(wěn)定性好（如在600℃左右能維持高硬度和高力學性能），耐磨性好；（2）變形?。ㄒ驗闈B氮溫度低，500700℃）；（3）疲勞強度可提高25%30%，高頻淬火后，更可提高50%；（4）耐腐蝕能力大大提高；（5）不再熱處理；缺點：工藝時間長、成本高、滲氮層薄而脆滲氮過程：NH3分解、活性N原子的吸收、N原子的擴散 氨氣的分解是個可逆過程：，同時氨分解率（對滲層的質量有影響）、氮原子吸收率（對滲氮時間有影響）二、FeN相圖與組織（畫圖515）三、滲氮用鋼一般只選擇滲氮鋼（高合金鋼38CrMoAl等，合金元素與N形成的合金氮化物性能高），不選擇碳鋼（碳鋼不能獲得高硬度和高耐磨性，形成的氮化物不穩(wěn)定，高溫易分解和聚集粗化）四、滲碳工藝工藝路線：下料→鍛造→正火→粗車→調質→半精車→穩(wěn)定處理→粗磨→時效→半精磨→不滲氮部位防護處理→滲氮→精磨→研磨→裝配（提問與滲碳工藝的區(qū)別在那里？）滲氮前處理1）調質處理：改善工件機械加工性能，獲得均勻的回火索氏體組織；回火溫度越高，工件硬度越低，基體組織碳化物彌散度越小，氮原子越容易滲入。（如T4280坐標鏜床主軸，38CrMoAlA鋼，調質回火溫度為650670℃，穩(wěn)定處理溫度為620640℃，10h，而時效處理為180200℃，25h）滲氮1）等溫滲氮（一級滲氮、一段滲氮）（畫圖516）a、一般溫度為480530℃；b、溫度低、周期長、滲層較淺；c、應用于尺寸精密、硬度高的工件。五、影響滲氮質量的因素滲氮溫度：要適中，太高或太低都不利于獲得理想滲層性能；滲氮時間：一般不超過100h，再增加對滲層厚度和性能影響不大；氨分解率：分解率要適中，太低或太高會影響滲層氮濃度和性能，過高會降低硬度；工件的變形：變形后很難校直。七、性能硬度和耐磨性：硬度比滲碳件高很多，耐磨性大大優(yōu)于滲碳件（磨損僅為滲碳件的1/4）；紅硬性：600℃以下，高溫硬度幾乎不變，但即使超過900℃，硬度也不會低于未滲氮的硬度；疲勞性能：滲氮層內形成的壓應力，使抗疲勞能力增強，滲層越厚，則抗疲勞能力越好；耐腐蝕性能：除了海水、酸性介質中腐蝕性能不好外，在其它介質中的耐腐蝕性能十分優(yōu)良。b、熱處理工藝設計的主要任務是：決定工件的幾何形狀與加工精度，提出工件服役條件下所要求各種性能及滿足性能要求應選用的材料，確定適當?shù)幕炯庸ぢ肪€，并考慮到在生產準備與制造時的經濟性和方便性。61 熱處理件結構形狀要求一、設計避免應力集中：（畫圖81）1）界面急劇變化的工件（淬火時產生過大的內應力，引起變形或開裂），采用平滑過渡或圓弧過渡；2）外形尖銳、尖角的工件（淬裂的策源地），用圓弧代替尖角；3）工件的孔或模具型腔，孔之間應有一定距離。62 正確選擇工件材料一、選材原則：（1）機械性能、物理性能、化學性能應滿足工件的服役條件要求；（2）應具有良好的加工工藝性能（如鍛造、切削、變形淬裂危險性小等）；（3）經濟性好（來源廣泛、價格低、成品率高、管理方便等），工件壽命長。64 熱處理工藝在加工工藝中的地位預先熱處理、冷熱加工配合65 設計思路及效果評定思路：采用節(jié)能環(huán)保的新技術和設備；評定：達到技術要求、質量穩(wěn)定、經濟效益明顯等第十五講：熱處理設備提問：熱處理工藝設計的主要任務？工件材料的選取原則？熱處理工藝規(guī)程擬定需要主要的問題？7 熱處理設備71 傳熱理論：傳導傳熱、對流傳熱、輻射傳熱（閱讀加熱爐或者材料熱傳輸原理相關知識）72 筑爐材料包括：耐火材料、隔熱材料、爐外和爐內用金屬材料、爐子的地基材料等。一般占總質量的60%以上。耐火材料的耐火度必須高于1580 ℃，%%（3）常用耐火材料：耐火粘土磚、高鋁磚、抗?jié)B碳磚、耐火混泥土、耐火纖維、耐火涂料等保溫材料：減少爐墻的散熱損失，節(jié)省熱能，改善勞動條件必須具備體積密度小、導熱系數(shù)小、比熱容小、較高的使用溫度等技術性能常用保溫材料：硅藻土、石棉、礦渣棉、膨脹珍珠巖、蛭石等；輕質的耐火磚及耐火纖維也可。722 ；爐用金屬材料爐外用：爐殼、爐子支架不受高溫作用普通金屬材料，低碳鋼板、槽鋼、角鋼等；爐內用：爐內構件（爐底板、爐罐、導軌、料盤、爐輥等）在高溫下工作，承受一定載荷，并受高溫介質的腐蝕，一般用耐熱金屬材料制造；如耐熱鋼、優(yōu)質碳素鋼、合金結構鋼等。熱處理電阻爐：以電作為熱源、將電流通入電熱元件，借助于電熱元件的電阻熱效應來實現(xiàn)工件加熱的爐子