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1、第六章 表面改性技术,第二节表面热处理,15:09:32,2,表面热处理,是指：仅对零部件表层加热、冷却，从而改变表层组织和性能而不改变成分的一种工艺，是最基本、应用最广泛的材料表面改性技术之一。 即通过表面层的相变达到强化工件表面的目的。,15:09:32,3,表面热处理目的视频,15:09:32,4,表面热处理工艺包括：,感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、浴炉加热表面淬火、电解液加热表面淬火、高密度能量的表面淬火及表面保护热处理等。,15:09:32,5,一、感应加热表面淬火,（一）感应加热表面处理的基本原理 1感应加热的物理过程 2感应电流透入深度 感应电流透入深
2、度，即从电流密度最大的表面到电流值为表面的上1/e（e2.718）处的距离，可用表示。的值（单位为mm）可根据下式求出：,15:09:32,6,透入深度,热态电流透入深度（热）：超过失磁点的电流透入深度。冷态电流透入深度（冷）：低于失磁点的电流透入深度。热态电流透入深度比冷态电流透入深度大许多倍。对于钢，热和冷的值（单位均为mm）为：,15:09:32,7,3硬化层深度,硬化层深度总小于感应电流透人深度。 感应加热表面淬火硬化层深度取决于加热层深度、淬火加热温度、冷却速度和材料本身淬透性等因数。,15:09:32,8,4感应加热表面淬火后的组织和性能,感应加热表面淬火获得的表面组织是细小隐晶马
3、氏体，碳化物呈弥散分布。表面硬度比普通淬火的高23HRC，耐磨性也提高。表层因相变体积膨胀而产生压应力，降低缺口敏感性，大大提高疲劳强度。感应加热表面淬火工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳定。感应加热表面淬火加热速度快，热效率高，生产率高，易实现机械化和自动化。,15:09:32,9,感应加热表面淬火视频,15:09:32,10,（二）中、高频感应加热表面热处理,感应加热可用于退火、正火、淬火、各种温度范围的回火以及各种化学热处理。感应加热方式有同时加热和连续加热。,15:09:32,11,感应热处理工艺,电流频率越低、零件直径越小及所要求的硬化层深度越小，则所选择的功率密度值应越大。高频淬
4、火常用于零件直径较小、硬化层深度较浅的场合；中频淬火常用在大直径工件和硬化层深度较深的场合。,15:09:32,12,（三）超高频感应加热表面热处理,1超高频感应加热淬火 又称超高频冲击淬火或超高频脉冲淬火；是利用27.12MHz超高频率的极强的趋肤效应使0.05mm0.5mm的零件表层在极短的时间内（1500ms）加热至上千摄氏度（其能量密度可达l001000Wmm2，仅次于激光和电子束；加热速度为104s106s，自激冷却速度高达106s，加热停止后表层主要靠自身散热迅速冷却，达到淬火目的。,15:09:32,13,2大功率高频脉冲淬火,所用频率一般为200kHz300kHz，振荡功率为1
5、00kw以上。 电流透入深度（0.4mml.2mm），故可处理的工件较大。,15:09:32,14,15:09:32,15,（四）双频感应加热淬火和超音频感应加热淬火,1双频感应加热淬火 采用两种频率交替加热，较高频率加热时，凸出部温度较高；较低频率加热时，则低凹处温度较高。这样凹凸处各点的加热温度趋于一致，达到了均匀硬化的目的。,15:09:32,16,2超音频感应加热淬火,若采用20kHz50kHz的频率可实现中小模数齿轮（m36）表面的均匀硬化层。由于频率大于20kHz的波称为超音频波，所以这种处理称为超音频感应热处理。,15:09:32,17,（五）冷却方式和冷却介质的选择,15:09
6、:32,18,二、火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火是用氧-乙炔或其他可燃气体对零件表面加热，随后淬火冷却的工艺。与感应加热表面淬火等方法相比，具有设备简单，操作灵活，适用钢种广泛，零件表面清洁、一般无氧化和脱碳、畸变小等优点。常用于大尺寸和重量大的工件，尤其适用于批量少品种多的零件或局部区域的表面淬火，如大型齿轮、轴、轧辊和导轨等。缺点：加热温度不易控制，噪音大，劳动条件差，混合气体不够安全，不易获得薄的表面淬火层。,15:09:32,19,火焰加热表面淬火视频,15:09:32,20,三、接触电阻加热表面淬火,接触电阻加热表面淬火是利用触头（铜滚轮或碳棒）和工件间的接触电阻使工件表面加热，
7、并依靠自身热传导来实现冷却淬火。这种方法设备简单，操作灵活，工件变形小，淬火后不需回火。接触电阻加热表面淬火能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力，但淬硬层较薄（0.150.30mm），金相组织及硬度的均匀性都较差，目前多用于机床铸铁导轨的表面淬火，也用于汽缸套、曲轴、工模具等的淬火。,15:09:32,21,四、浴炉加热表面淬火,将工件浸入高温盐浴（或金属浴）中，短时加热，使表层达到规定淬火温度，然后激冷的方法称为浴炉加热表面淬火。此方法不需添置特殊设备，操作简便，特别适合于单件小批量生产。所有可淬硬的钢种均可进行浴炉加热表面淬火，但以中碳钢和高碳钢为宜，高合金钢加热前需预热。 浴炉加热表面淬火加热速度比高频和火焰淬火低，采用的浸液冷却效果没有喷射强烈，所以淬硬层较深，表面硬度较低。,15:09:32,22,五、电解液加热表面淬火,15:09:32,23,六、高密度能量的表面淬火,15:09:32,24,七、表面光亮热处理,（一）惰性气体保护光亮热处理,15:09:32,25,七、表面光亮热处理,（二）真空热处理,15:09:32,26,七、表面光亮热处理,（三）涂层保护光亮热处理,
