工程材料第三章熱處理-閱讀頁(yè)
2024-09-30 20:58本頁(yè)面
【正文】 。 ? 操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如水淬油冷，油淬空冷 . ? 優(yōu)點(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。 ? 分級(jí)淬火法 ? 在 Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。 鹽浴爐 ? 等溫淬火法 ? 將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。 四 鋼的回火 ? 回火 是指將淬火鋼加熱到 A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。 淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。 淬火 M和 A’都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向。 ? 對(duì)于某些高淬透性的鋼 ，空冷即可淬火，如采用 回火軟化既能 降低硬度 ，又能 縮短軟化周期 。 鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火 。 隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個(gè)階段變化。 ? 100200℃ 加熱時(shí)，馬氏體將發(fā)生分解 ,從馬氏體中析出 ?碳化物 (? FeXC)， 使馬氏體過(guò)飽和度降低。 透射電鏡下的回火馬氏體形貌 回火馬氏體 ? 在光鏡下 M回 為黑色， A’為白色 。只發(fā)生碳在位錯(cuò)附近的偏聚。 衡成分 , 內(nèi)應(yīng)力大量消除， M回 轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀 Fe3C組織，稱 回火屈氏體 ，用 T回 表示。 ? 到 350℃ , 馬氏體含碳量降到鐵素體平 回火屈氏體 ? （ 3）、 ?碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C 回火索氏體 ? （ 4）、 Fe3C聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化 ? 400℃ 以上 , Fe3C開(kāi)始聚集長(zhǎng)大。 淬火鋼硬度隨回火溫度的變化 40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系 回火時(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢(shì)是隨回火溫度提高， 鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高 。 ? 200300℃ ，由于高碳鋼中 A’轉(zhuǎn)變?yōu)?M回 , 硬度再次升高。 回火脆性 ? 淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。 ? （ 1）、第一類回火脆性 ? 又稱 不可逆回火脆性 。 ? 這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會(huì)出現(xiàn)脆性，目前尚無(wú)有效消除辦法。 ? （ 2）、第二類回火脆性 ? 又稱 可逆回火脆性 。 ? 防止辦法： ? ⑴ 回火后快冷。 該法更適用于大截面的零部件。 ● 淬火加高溫回火的熱處理稱作 調(diào)質(zhì)處理 ，簡(jiǎn)稱 調(diào)質(zhì) . 廣泛用于 各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪 等熱處理。 適用于各種 高碳鋼 、 滲碳件 及 表面淬火件 。 提高 ?e及 ?s，同時(shí)使工件具有一定韌性 。 火焰加熱 感應(yīng)加熱 ? 表面淬火目的： ? ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限 。即 表硬里韌 。 ? 表面淬火用材料 ? ⑴ %C的中碳鋼。 ? 含碳量過(guò)高，心部韌性下降 ； ? ⑵ 鑄鐵 提高其表面耐磨性。 ? 前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。 回火索氏體 索氏體 ? 表面淬火后的回火 ? 采用低溫回火 ，溫度不高于 200℃ 。 ? 表面淬火 +低溫回火后的組織 ? 表層組織為 M回 ；心部組織為 S回 (調(diào)質(zhì) )或 F+S(正火 )。 ? 感應(yīng)加熱分為： ? ① 高頻感應(yīng)加熱 頻率為 250300KHz，淬硬層深度 傳動(dòng)軸連續(xù)淬火感應(yīng)器 感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖 ? ② 中頻感應(yīng)加熱 頻 率 為 25008000Hz， 淬硬層深度 210mm。 成本低，但質(zhì)量不易控制。 效率高，質(zhì)量好。 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，因周圍金屬溫度低，而加熱處迅速被冷卻而達(dá)到淬火目的。 （ 4）接觸加熱表面淬火 （ 5）局部淬火 六 鋼的化學(xué)熱處理 ? 化學(xué)熱處理 是將工件臵于特定介質(zhì)中加熱保溫，使 介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織 ,進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。 ? 化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。 一、 化學(xué)熱處理的基本過(guò)程 ? 介質(zhì) (滲劑 )的分解 : 分解的同時(shí)釋放出活性原子。 ? 原子向內(nèi)部擴(kuò)散。 ? 滲碳目的 ? 提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性。 碳高則心部韌性降低。 ? 滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等 )或有機(jī)液體 (煤油、甲醇等 )。 ?滲碳方法 ? ⑵ 固體滲碳法 ? 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。 ? 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單； ? 缺點(diǎn)：滲速慢，勞動(dòng)條件差。 ? 優(yōu)點(diǎn) : 表面質(zhì)量好 , 滲碳速度快。 ? 滲碳層厚度 （由表面到過(guò)度層一半處的厚度）： 一般為 。 ? 滲碳緩冷后組織：表層為 P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ 。 中間為過(guò)渡區(qū)。 淬火方法有： ? ⑴ 預(yù)冷淬火法 ? 滲碳后預(yù)冷到略高于 Ar1溫度直接淬火。 ? ⑶ 二次淬火法： ? 即滲碳緩冷后 第一次加熱為心部 Ac3+3050℃ ， 細(xì)化心部 ； 第二次加熱為 Ac1+3050℃ ， 細(xì)化表層。 此時(shí)組織為： ? 表層： M回 +顆粒狀碳化物 +A’(少量 ) ? 心部： M回 +F（淬透時(shí)） 滲碳淬火后的表層組織 M+F 三、 鋼的氮化 ? 氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。 ? 常用鋼號(hào)為 38CrMoAl。 ? 常用氮化方法 ? 氣體氮化法與離子氮化法。 ? 離子氮化法是在電場(chǎng)作用下，使電離的氮離子高速?zèng)_擊作為陰極的工件。 離子氮化爐 ? 氮化的特點(diǎn)及應(yīng)用 ? ⑴ 氮化件表面硬度高（ HV10002022），耐磨性高。 由于表面存在壓應(yīng)力。 原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。 因?yàn)楸韺有纬傻牡锘瘜W(xué)穩(wěn)定性高。 ? 用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。 縫紉機(jī)用氮化件 經(jīng)氮化的機(jī)車曲軸 四 .影響熱處理效果的因素 1．淬硬性及其影響因素 淬硬性 指淬火后表面能夠達(dá)到的最高硬度 ，即硬化能力 。 淬透性的概念 M量和硬度隨深度的變化 淬透性 是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。 淬硬層深度 是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。 ? 淬透性的表示方法 ? ⑴ 用淬透性曲線表示 dH R CJ即用 表 三、影響淬透性的因素 ? 鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度 Vk， Vk越小，淬透性越高。 ? 因而凡是影響 C曲線的因素都是影響淬透性的因素 .即 除 Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)也使鋼的淬透性提高。 ? D0與介質(zhì)有關(guān)，如 45鋼 D0水 =16mm， D0油 =8mm。 馬氏體 馬氏體 索氏體 ? ⑵ 用臨界淬透直徑表示 ? 臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用 D0表示。 ? 只有冷卻條件相同時(shí)，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如 45鋼 D0油 =8mm， 40Cr D0油 =20mm。 下圖為 預(yù)測(cè) 50mm直徑 40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布 . ? 利用淬透性曲線進(jìn)行選材?？砂聪聢D箭頭所示程序進(jìn)行選材分析 . ? 利用淬透性可控制淬硬層深度。如螺栓 、 連桿 、模具等。 ? 淬硬層深度與工件尺寸有關(guān) ,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效
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