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1、第六章 钢的热处理及表面处理,第一节概述 改变钢性能的主要途径，一是合金化，加入合金元素，调整钢的化学成分；二是进行热处理。本章主要介绍钢的热处理原理与工艺方法。钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺.,热处理分类整体热处理（退火、正火、淬火、回火）表面热处理（火焰、感应、激光、CVD/PVD）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素、多元共渗）、热处理目的改变组织和性能，不改变形状和尺寸，提高使用性能，最大限度发挥钢材性能潜力。、热处理设备箱式电炉、盐炉,第二节钢在加热时的组织转变,、奥氏体形成 形核、长大、残余奥氏体溶解、奥氏体均
2、匀化。 、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素 晶粒度：起始、实际和本质晶粒度 影响因素：温度、时间、合金元素、原始组织。,第三节钢在冷却时的组织转变,一、珠光体型转变 、珠光体PA1-650 、索氏体S650-600 、托氏体T 600-550 、相变特点：扩散型相变 Fe和C原子迁移 晶格重构,二、贝氏体(B)转变 550-Ms 、上B 550-350 形态：羽毛状 下B 350-Ms 形态：针状 转变特点：半扩散型转变 碳原子迁移，铁原子不迁移,三、马氏体（M）转变 1、晶体结构体心正方 、形态板条、片状、混合M 、亚结构：位错孪晶 、性能 、转变特点： 无扩散、切变共格和表面浮凸、
3、变温形成、高速长大、转变不完全性。,四、过冷奥氏体转变曲线 、过冷奥氏体等温转变曲线 A建立金相法热分析法膨胀法 B分析 C影响碳、合金元素、加热温度、保温时间,、过冷奥氏体连续冷却转变曲线,第四节钢的退火与正火,一、退火（炉冷） 、完全退火 、球化退火 、等温退火 、均匀化退火 、去应力退火 二、正火 AC3空冷,第五节钢的淬火,一、淬火温度选择 二、淬火介质 三、常用淬火方法 、单液淬火 、双液淬火 、分级淬火 、等温淬火,第六节钢的淬透性,、概念 、影响淬透性的因素 C，（Co）合金元素、奥氏体化温度 淬硬性和淬透性,第七节钢的回火,、目的 、回火种类 低温回火150-250 中温回火3
4、50-500 高温回火500-650 、回火脆性 一类 二类 （CrNiMn）加Mo可推迟。,第八节钢的表面淬火,、目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性 、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到表面强化 、常用钢种及预先热处理工艺： 0.4-0.5%C优质碳钢； 正火或调质 基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁 、分类感应、火焰、电接触、激光加热,一、感应加热表面淬火,、原理 集肤效应 、加热频率 高频HZ常用HZ 功率kW 淬硬深度、mm 中频HZ-10HZ常用、HZ 功率kW 淬硬深度mm 工频HZ 功率kW 淬硬深度 mm热透层 mm,、技术要求 表面硬度 中
5、碳钢HRC 淬硬层深度 半径的 淬硬区分布 轴端保留mm 花键淬硬区大于花键mm 预先热处理 调质或正火,二、其他加热淬火方法,火焰加热表面淬火 电接触加热表面淬火 激光加热淬火,第九节钢的化学热处理,定义将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入零件表层，以改变其表面化学成分、组织和性能工艺。 分类渗碳渗氮渗硼渗金属 渗入法化学热处理过程 分解分解活性原子CH4H（C） 吸收活性原子与基体形成化合物或固溶体 扩散活性原子向工件内部迁移,一、渗碳,渗碳材料、C碳钢或低合金钢 渗碳方法气体、液体、固体、真空渗碳 、气体渗碳 设备井式渗碳炉 渗碳气氛煤气、液化石油气；煤油、丙酮
6、 加热温度900 10 加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05%C,2.固体渗碳 设备箱式电阻炉 渗碳气氛木炭+碳酸钠 加热温度930 10 加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05% 渗后不能直接淬火 适合小件和单件,3真空渗碳 比气体渗碳节约时间2/3. 4.渗碳后热处理 预冷直接淬火 缓冷一次淬火 缓冷二次淬火,二.钢的渗氮,目的:提高硬度耐磨性疲劳性能抗咬合性 渗氮用钢38CrMoAl 渗氮方法:气体离子 1.气体渗氮 加热温度500-570 保温时间 20-70h 渗层深度 0.2-0.5mm 深层
7、硬度1000-1200Hv,2.离子渗氮 温度480-540 气氛:氨气、氮气和氢气混合气 压力：133-1333Pa 1大气压=101300Pa 电压：500V 电极：工件-阴极 容器-阳极 渗氮时间：1/3-1/4气体渗氮时间 特点：无脆性白亮层,三、钢的碳氮共渗,1、中温气体碳氮共渗 渗剂：煤油和氨气 温度：820-880 时间：4-5h 渗层厚度：0、6-0、7mm 2、中温气体碳氮共渗 渗剂：尿素 温度：570 时间：1-3h 渗层厚度：0、01-0、02mm,第十节 热处理零件的结构工艺性,自学,第十一节 钢铁的表面处理,1、化学镀 1）发蓝 将钢铁零件浸入苛性钠和亚硝酸钠溶液中，
8、在一定温度下使零件表面形成一层致密的Fe3O4膜。 发蓝工艺流程： 化学脱脂热、冷水洗酸洗流动冷水洗一次氧化发蓝二次氧化发蓝非流动冷水洗热水洗补充处理（皂化）流动冷水洗热水洗烘干浸油。,2）磷化处理 将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在一定温度下使零件表面形成一层不溶水的磷酸盐薄膜。 磷化工艺流程： 化学脱脂热、冷水洗酸洗冷水洗铬酸酸洗冷水洗盐酸弱腐蚀冷水洗中和处理冷水洗磷化处理非流动冷水洗热水洗补充处理（皂化）流动冷水洗热水洗烘干浸油。,2、 电镀,将钢铁零件浸入待镀金属盐溶液中并接负电极，加一定直流电压使零件表面形成一层所需金属的镀层。 镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀金 镀铬装饰镀铬和镀硬铬 镀硬铬工艺流程： 抛光脱脂温冷水洗硫酸弱腐蚀冷水洗预热阳极腐蚀镀铬冷水洗烘干抛光汽油洗除氢。,3、真空离子镀,物理气相沉积PVD工艺温度低可处理钢铁硬质合金纸张塑料玻璃陶瓷等。 化学气相沉积CVD工艺温度高处理钢铁、硬质合金。 PVD常用方法 磁控溅射 冷阴极弧光法,4热浸锌,热浸镀锌是将工件表面得到较厚的镀锌层（、mm） 工艺路线：打光脱脂酸洗水洗浸氯化铵水溶液热浸锌水爆,5热喷涂,在钢铁零件表面上通过乙炔火焰或热等离子体技术涂覆一层较厚的特殊材料涂层，使零件表面获得耐磨、耐蚀、耐高温性能,
