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1、第四章 表面淬火 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 什么是表面淬火 表面淬火有何特点 表面淬火主要解决哪些问题 表面心部不同性能要求,高效率生产 不改变表面化学成分,只改变表面组织 将工件快速加热到淬火温度,然后迅速冷却,仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 工艺要点: 用快速加热法,使零件表面层很快地达到淬火温 度( A化),在热量传至内部之前,立即冷却使表 面层淬硬。 材料: 中碳钢及中碳合金钢,如 40、 45、 40Cr。 感应加热 分类(加热方法) 激光加热
2、火焰加热 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT (一)感应加热表面淬火 1、感应加热原理 * 感应电流 - 涡流 * 集肤效应 * 电流透入深度 ()与电流频率 ( f )的关系 : 利用电磁感应原理 集肤效应示意图 感应加热表面淬火示意图 零件处于交变磁场(感应线圈产生)中产生感应电流(涡流),从而产生热量(零件阻抗通电流产生的热量)使零件被加热,随后冷却淬火。 f 50 30 0返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT f 50 30 0 工件电阻率 工件的相对导磁率 f 电流频率 可见: 1) f愈高, 越小
3、,淬硬层深度越浅。 2) 愈大, 愈小, 越大。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 2、分类(按电源频率) 工频: 50Hz,功率密度 0.1 100W/cm2; 中频: 10kHz,功率密度 5 W/cm2; 高频、超高频: 20 1000kHz,功率密度 2 10 W/cm2; 一般地 :淬火硬化层厚度随感应加热器频率 而 ; 但感应电流随感应加热器频率 而 ,即表面加热热效率高(易过热)。 应根据工件尺寸和要求的淬硬层深度选择合理的电流频率。 = 10 15mm 2mm = 0.5 2mm 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工
4、艺 , SMSE,CUMT 3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能 快速加热时钢的相变特点 1)临界温度升高,转变在较宽的温度范围内完成 2)奥氏体晶粒较细 3)奥氏体成分不均匀 高频感应淬火后的组织 M M+F 原始组织 高频感应淬火后的性能 硬度比普通淬火高 2 3HRC 疲劳强度提高 强度提高 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 4、感应加热淬火主要工艺因素 预处理: 表面淬火前,须对零件进行正火或调质处理,以保证零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定: 抗磨损: 1 6.5mm 抗疲劳: 2 12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速
5、度快,但组织转变又具有热滞后,为使组织转变充分,所以感应加热温度应比常规加热温度提高 30 50 。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 感应器(感应线圈) 感应器一般为中空、内通冷却介质的纯铜管制造而成。 后处理: 表面淬火后,一般要对零件进行低温( 160 200 )回火处理,以降低淬火应力和脆性。 冷却: 水,油,有机溶液 喷射冷却,浸淬 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 5、工艺特点 加热速度快,热效率高达 60%以上,生产率高; 产品质量高,工件变形小,不易氧化及脱碳; 易实现批量产品的机械化和
6、自动化,清洁无污染。 设备投资大 ,不适于复杂形状零件和小批量生产。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 6、感应加热淬火举例 45钢曲轴的热处理工艺。 调质处理:淬火加高温回火 淬火加热温度 810 830 ,回火加热温度 560 , 获得回火索氏体组织 感应加热淬火: 淬火加热温度 830 870 ,喷水冷却 Ac3 Ac1 T/ HRC 至表面距离 淬硬层深度 M+F M S回 50 M点 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT (二)火焰加热表面淬火 使用火焰燃烧器和冷却喷头实现对金属零件进行表面加热淬
7、火的热处理工艺过程。 燃烧气体: 煤气、甲烷气、丙烷气、乙炔气、氢气等; 冷却介质: 水、油、合成水溶液等。 火焰表面淬火.swf返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 工艺特点: 简单灵活 加热速度慢,冷却速度也慢。在工件内部储存较多的热量,硬化层较深,不易淬裂,淬火硬度不高。 适用于中碳钢(调质钢、工具钢、模具钢等)和铸铁零件表面淬火; 适用于大型零件,不适用于薄壁零件。 加热温度不易控制、工件表面易过热、 淬火质量不够稳定。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 习题 1、简述感应加热表面淬火的基本原理及其优点。 2、高频感应加热时钢的相变有何特点? 3、 45钢曲轴,调质后进行表面淬火,处理后从表面到心部的组织如何变化?