《热处理的知识及硬度试验方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热处理的知识及硬度试验方法（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热处理的知识及硬度试验方法一 热处理 方法分类 ，特点和 应用。1 退火（焖 火）: 加热后 随炉冷却 ，有完全 退火和不 完全退火 . 目的：改善内部组织，利于切削加工。应用：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和 冷压加工性能。 细 化晶粒， 调整组织 。 消除铸、锻、焊、轧， 冷加工产生的内应 力。2 正火： 与 退火相比 ， 正火后 的组织为 珠光体， 但组织结 构细， 从 而有较高机械性能。又有生产周期短， 设备利用率大， 成 本较低特点。正火目的与退火相似：（1）对于性能要求不高的普通结构钢零件， 可以用 正火作为 最终处理 ， （不必 调质或淬 火）来提 高机械性能。（2）如果用
2、于含碳量低于 0.2 低碳钢零件， 可以 代替退火， 有利于切削加工。3淬火：将钢零件加热到相变温度以上，（800820 C不同材料不 同温度）再快速在水中或油中冷却下来一种热处理方法。淬火一般为了得到马氏体组织， 也为了获得单一均匀的奥氏 体组织， 以分别提高其耐蚀性和耐磨性。淬火目的： （ 1）提高硬度和耐磨性。（2）淬火加中高温回火以获得良好的力学性能。（3）只需局部有硬度的地方， 也可以局部淬火， 其 余部分变形小。4回火：将淬火后的工件重新加热到AC （ 500 C左右）以下某一温度， 保温一段时间， 然后取出以一定方式冷却下来的一种方 法。回火的目的： 降低脆性， 消除内应力， 减
3、少工件变形和开裂。 调整硬度， 提高塑性以获得工件所要求机械性能。稳定工件尺寸。常用回火方法如下：有高温回火中温回火及低温回火。低温回火：加热温度为150250 C.目的： 降低 、消除内应力和脆性，保持钢在淬火 后的高 硬度和耐模性，主要用于工具、量具、模具滚动 轴承和渗碳表面淬火的零件。中温 回 火 ： 加 热 温 度 为 35 0 45 0 C .目的： 是保持一定韧性条件下提高弹性和屈服强度 。故 主要用于各种弹簧、锻模、冲头、工具、刀杆等 高温 回 火 ： 加 热 温 度 为 5 0 0 680 C .5 . 调质： 淬火 +高温 回 火 称为 调质。可获得强度 、塑性、韧性都较 好
4、综合力学性能。广泛用于各种较为重要结构零件。如 连杆螺栓（重要的连杆及螺栓）齿轮及轴等，不但可作 为这些零件最终热处理，而且还常可作为精密零件如丝 杆类，予先热处理以减少最终热处理的变形。6. 时效；分高温 时效和低 温 时效。高温时效；加温略低于高温回火的温度，保温后缓冷到30 0 C 出炉，特点；时效与回 火 有类似作用，这种方 法操作简便效果也很好，但是耗费时间太长。目的应用；时效的目的是淬火后的工件进一步消除内应 力，稳定工件尺寸，常用来处理要求形状不再发生变形 的精密工件。如精密轴承，精密丝杆，床身，箱体等。 低 温 时效；将工件加 温 到 1 0 0 1 5 0 C ，保温 较长时
5、间 （约 5 2 0 小时），低 温 时效实际就是低 温 补充回 火 。7. 高频淬火 ： 即感应加 热 表面淬火 。将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在 极短的时间内，加热到淬火温度后，立即喷水（或喷 油）使工件表面淬火。高频淬火又分高频：（1001000KHZ ）,中频：（11 0 KHZ ） 淬 火 及工频 （ 5 0 HX） 淬 火 三种。目的： 表面硬度 比普通淬 火 可高 2 3HRC， 并有较低脆性。 疲劳 强度，冲 击韧性都 有所提高 。 变形 小。 淬火 层深度容 易控制。 淬火 时不易氧 化和脱碳 。 可以 实现机械 化，自动 化，生产 率高。8 .渗碳： 将工件
6、放入渗碳介质中，在900950 C加热，保温使钢 件表面增碳过程， 渗碳后必须马上淬火（节约能源， 不 需要二次加热）以提高表面硬度才能实现渗碳目的。目的： 提高钢件表面层的硬度及耐磨性， 而心部仍保持 韧性和塑性。 常用于低碳钢和低合金钢 渗碳层深度随零件的具体尺寸及工件条件的要求而 定， 太薄易引 起表面疲 劳剥落， 太厚则 经不起冲 击 一般 常用 0. 5 mm 2. 5 mm. 常用于工程机械齿轮零件及轴类， 活塞销及伐门 头， 凸轮轴等， 一些受冲击零件。9渗氮： 向工件表面渗入氮原子， 形成氮化层的过程。称软氮化. 为了保证心部获取得必要力学性能， 需要在渗氮前进行 调质处理。同
7、时为了减少在渗氮中变形， 在切削加工后 一般需要进行消除应力的回火， 渗氮又分气体渗氮和液 体渗氮。特点： 工件氮化后不再需要淬火便具有很高的表面硬度（最高HV11001200 ）及耐磨性，而且具有高的热硬性，在 550 C时硬度仍有HV850870。 可提高钢的疲劳强度 2530% 。 处理温度低， 变形小， 比渗碳后表面淬火变形小得多， 可直接精磨或研磨。缺点： 渗氮时间长， 费用也高。目的： 提高表面硬度， 耐磨性， 和疲劳强度及抗腐蚀能力。应用： 有 Al、Cr、Mo 等合金钢， 又如： 40Cr， 35CrMo，42 C rMo 等。渗氮层一般最大0. 60. 7 mm,广泛用于精密
8、齿轮,精 密 机械主轴为镗床主轴, 磨床主轴等。10碳氧共渗：向工件表面同时渗碳和渗氮的方法： 分：气体碳氮共渗和液体碳氮共渗。(目前国内常用的一 种方法)特点：(1) 与渗 碳相比，其渗 层 的硬度(一 般 HV10 0 0 )比单 渗碳表面硬度高，耐磨性也比单渗碳高。(2)抗腐蚀性高。(3) 具有较高的抗疲劳强度。(4) 零件变形小。(5) 生产周期比渗碳更短等。 缺点：液体渗碳共渗有毒，共渗后还需要淬火和回火。 应用及目的(1)提高零件表面的硬度及耐磨性(2)提高抗蚀性(3)提高疲劳性渗碳或碳氮共渗工件，均是渗碳或碳氮共渗后，再进行淬火， 回火。淬火方法；可普通淬火(箱式炉加热或盐炉加热
9、)也可 高频淬火。二、金属一般防护处理的知识1、氧化处理(俗称发蓝或发黑)将钢铁零件放在含苛性钠，硝酸钠，或亚硝酸钠溶液中处 理，加热到一定温度，使零件表面产生成一层很薄的黑色氧 化膜过程，称为氧化处理或俗称发黑、发蓝。特点 和应用 ： 氧化膜主 要有磁性 氧化铁所 组成，厚 度为 0. 5 1. 5 m ,其抗腐蚀性和耐磨性比原材料高，但比其它化学膜 ( 如磷化 膜)低， 但它表面 比 磷化膜 光泽美观 表面颜色 根据 零件材 料 状态， 和 氧化 处理的工艺规范不同各有差异。一 般 呈黑色或深黑色， 兰色如锻件可呈金黄色， 绿色等。氧化 处 理后不影响零件的精 密 度。为了提高 氧化 膜
10、的防腐 能力， 润 滑性能，可将氧化后的零件用肥皂或重铬酸液浸渍，使氧化 膜松孔填充或钝化，然后进行涂机油，变压器油处理。2 磷 化处理： 将钢零件 放在磷酸 盐溶液中 浸泡，使 金属表面 获得 一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程叫磷化。特点： 磷化膜由 磷酸铁、 锌、锰盐 所组成， 颜色是灰 色或 暗灰色，它与氧化膜比有许多特殊物理及化学特性。如它的厚度为5卩m 一 1 5卩m。但不改变零件尺寸，抗腐 蚀能力为 氧化膜 21 0 倍以上， 在空气等多种油中有 一定抗 蚀能力。 但 在海水、酸、碱、氨气中及蒸汽中 不能防止腐蚀。如 磷化表面再浸漆。 浸油后抗 蚀能力可大大提高。 在 400 C-5
11、00 C温度下，可经受短时烘烤，过高温度，抗蚀能 力会降低。磷化层与油漆有较高 的 结合力， 还有润滑性能 和图高 的 电绝 缘性能 ， 若在其表面涂漆后， 更可 提高 耐静电压性能 ， 与零 件 的 结合力很好。应用：在一般机械工业中， 可 直接用它 作为 机械零 件 防护层或 油漆前底层。3 金属 镀锌（属 于电镀方 式）锌是一种白色金属， 锌密度 7. 1 7g/cm3， 原子量 65. 38。 熔点 420 C ， 金属锌较脆， 加热到 1 0 0 - 1 5 0 时 才有一定的 延展性， 25 0 C 以上容易发脆。 镀锌层大多镀覆于钢铁制件 的 表面。 经 钝化后在空气中几乎不 发
12、生变 化。 在汽油或含二 氧化碳的 潮湿水汽中也有很好的 防锈性能 。 这是因为 钝化膜 紧密细致及镀锌层生成的碱式碳酸盐薄膜保护了基体的金属 不 在受 腐 蚀 的 缘故。 另一方面主要是锌有较高 的 负电位。 又 有电化学保护作用， 所以抗 蚀 性能 相当优良。钝化作用：锌镀层钝化后通常可因钝化液不同而得到的不同色 彩的 钝化膜或白色钝化膜。 彩虹色钝化膜的 抗 腐 蚀 性能 比无 色钝化 膜高 5 倍以上。 这是因为 彩色钝化 膜比白色 钝化膜 厚 ， 另一方面彩虹色钝化膜表面被划伤后， 在潮湿的 空气 中， 擦伤部位附近的 钝化膜有对擦伤部位进行“再钝化”作 用， 修 补擦伤， 使钝化膜
13、 恢复完整 。因此镀锌多采用彩虹色钝化。无色钝化膜外观洁白多用在日 用五金，建筑五金，装饰上。此外还有黑色钝化，军绿色钝 化。镀锌层经特种处理后，可染上各种颜色作装饰色用。 镀锌成本较低，镀锌层的厚度视镀件的要求而异，较厚而 无孔隙，则抗腐蚀性能优良，镀层一般不低于5 p m普通6- 1 2 p m。镀锌的方法很多：有电镀， 热浸镀， 化学镀， 喷镀和热扩散， 以电 镀应用为最普遍。镀液分：(1)碱性镀液(2) 中性或弱酸性镀液(3) 酸性镀液碱性镀液有： a 氰化物镀锌b 锌酸盐镀锌c 焦磷酸盐镀锌中性或弱酸性镀液： a 氯化物镀锌b 硫酸盐光亮镀锌酸性镀液：a硫酸盐镀锌b 氯化铵镀锌其中氢
14、化物镀锌， 锌酸盐镀锌， 氯化物镀锌， 硫酸盐镀锌 最常用 。 氢化物 属有毒需 环保处理 。除氢处理：锌件在电镀过程中挂在阴极， 电镀时， 阴极上除沉积出锌以 外， 同时还析出部分氢， 其中有部分氢会渗入镀锌的晶格中， 造成晶格歪扭， 使镀件应力增大， 产生脆性。 另外镀件在酸 洗， 阴极电解除油时也会有这种渗氢现象。 使零件产生脆性而 断裂， 称 为“氢脆 ”。零件氢脆敏感性与材料的物理性能， 抗拉强度的大小有关， 抗拉强度越高， 氢脆的敏感性就大， 容易渗氢而造成氢脆断 裂， 尤其弹簧， 弹簧片， 高强度钢等重要结构件经电镀后必须 进行除氢。除氢可在装有循环装置的空气炉或油槽中进行。除氢
15、应在钝化前进行。镀前应消除应力，镀后应除氢。钝化作用：将锌镀层放入以铬酸酐为主组成的溶液中进行化学处理使其 表面生成一层铬酸盐薄膜的工艺过程称为钝化。(1) 使镀锌层表面进行化学抛光，形成光亮表面。(2) 钝化膜可呈现不同的色彩，尤其是白色钝化可达到浅兰色 的钝化膜。近似铬镀层，可以作为装饰用。也可钝化成军 绿色和黑色等美丽的镀层。(3)钝化膜可提高镀锌层抗腐蚀能力，延长镀件贮存和使用寿 命。4 化 学镀镍磷 合金：是 用次磷酸 钠作还原 剂而获得 的一种表 面镀 层。实际是镍磷合金。(简称化学镀镍)是一种功能性镀 层，是近年新发展的一种新型镀层方式，金属表面处理已 从装饰镀层转移到功能镀层。特性：除了防腐蚀和耐磨性以外表明镀层还可提高机械强度，热 负荷，电性质和可焊性等。特点： (1) 镀层是 非晶态无 孔隙，对 强碱的耐 酸性， 明显优于 不 锈钢，几乎不被强碱所腐蚀，耐酸性优于电镀铬层。(2) 覆盖能 力强，分 散性能好 ，对形状 复杂的工 件尤其是 内壁形状复杂的工件具有电镀无法达到的优势(3) 镀层尺 寸精度高 ，仿真性 能强，镀 层硬度高 ，与基体 材料的结合力等多项指标均优于硬铬镀层。(4) 镀层具 有良好的 自润滑性 ，耐磨
