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1、金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰10.3 其他类型热处理其他类型热处理10.3.1 10.3.1 钢的形变热处理钢的形变热处理钢的形变热处理钢的形变热处理形变热处理：形变热处理：形变热处理的作用：形变热处理的作用：形变热处理分类：高温形变热处理形变热处理分类：高温形变热处理 低温形变热处理低温形变热处理艺峪郡申龄柑能亚烛涪越合脾菊溜笼募吏运干娥碴揽逢挛游嚼罩寂久栓举CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱
2、世杰 一一. 高温形变热处理高温形变热处理 1.高温形变热处理高温形变热处理：AC3以上变形淬火以上变形淬火 2.高温形变热处理的应用：高温形变热处理的应用： 3.影响高温形变热处理强化的因素影响高温形变热处理强化的因素 （1）形变温度）形变温度 （2）形变量）形变量 4.高温形变热处理工艺：如图高温形变热处理工艺：如图1013憾值根男书姚雇撤阎锄蛀砂今茄仇唯猛牟钧且置阎皿金辑奴啄删请勇峻领CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 二二. 低温形变热处
3、理低温形变热处理 1.低温形变热处理低温形变热处理：AC1以下变形淬火以下变形淬火 2.低温形变热处理的应用：低温形变热处理的应用： 3.低温形变热处理强化的原因：低温形变热处理强化的原因： 4.低温形变热处理工艺：如图低温形变热处理工艺：如图1014班锯卧制霓偶慑保疗现日氛炉恩妙汉轴郁痘逞烹候扮饶闭亡遣痔渺关郡葬CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰10.3.2 钢的钢的表面淬火表面淬火 表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火是通过快速加热使钢件表面达到
4、临界温度（是通过快速加热使钢件表面达到临界温度（Ac1Ac1或或或或Ac3Ac3）以上，不等热量传到工件内层就迅速予以冷却，只使表面获得）以上，不等热量传到工件内层就迅速予以冷却，只使表面获得马氏体，而内层仍为塑韧性良好的调质态组织的热处理工艺。马氏体，而内层仍为塑韧性良好的调质态组织的热处理工艺。 表面淬火的目的是使工件表面获得高的硬度、强度和耐磨性，心表面淬火的目的是使工件表面获得高的硬度、强度和耐磨性，心部具有一定的强度、足够的塑性和韧性。部具有一定的强度、足够的塑性和韧性。 根据加热方法的不同，表面淬火可分为感应加热淬火、火焰加根据加热方法的不同，表面淬火可分为感应加热淬火、火焰加热淬
5、火、激光加热淬火、电子束加热表面淬火、电解液加热淬火、热淬火、激光加热淬火、电子束加热表面淬火、电解液加热淬火、电接触加热淬火等工艺。电接触加热淬火等工艺。 火焰加热火焰加热火焰加热火焰加热感感应应加加热热耶栅化押覆峦疑内钟漆仑粒析擒爷子说淖僧侍哥东脑褪天外担羌眺耗浅困CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 一一. .感应加热表面淬火感应加热表面淬火 1、感应加热表面淬火感应加热表面淬火(链接链接) 利利用用在在交交变变电电磁磁场场中中工工件件表表面
6、面产产生生的的高高密密度度的的感感生生电电流流，将将工工件件表表面面快快速速加加热热到到淬淬火火温温度度，并并淬淬火火冷冷却却获获得马氏体的一种热处理工艺。得马氏体的一种热处理工艺。感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图集肤效应示意图集肤效应示意图集肤效应示意图掖点貌价柯靖民急富止由媚爵旱蚊睛肠哼伸揉芯纠牧贰磺谢惟朗惕节冤癣CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 原理：电磁感应、原理：电
7、磁感应、 “集肤效应集肤效应”和热传导。和热传导。 较高频率的交变磁场使工件内部感生较高频率的交变磁场使工件内部感生出巨大的涡流出巨大的涡流.涡流是指工件在交变电磁场涡流是指工件在交变电磁场中，感生电流在工件表面形成封闭回路。中，感生电流在工件表面形成封闭回路。 感应电流在工件内的分布是不均匀的，感应电流在工件内的分布是不均匀的，在工件表层电流密度最大，而心部密度为零，在工件表层电流密度最大，而心部密度为零，这种现象称为集肤效应。频率越高，这种现象称为集肤效应。频率越高，“集肤集肤效应效应”越显著。越显著。 电流透入的深度与感应电流的频率有电流透入的深度与感应电流的频率有关。电流频率越高，感应
8、电流透入深度越浅。关。电流频率越高，感应电流透入深度越浅。 涡流在被加热工件中的分布由表面向涡流在被加热工件中的分布由表面向心部呈指数规律衰减。心部呈指数规律衰减。 电流透入深度电流透入深度： 热热热热 = 500f = 500f-1/2 -1/2 冷冷冷冷 = 20f = 20f-1/2-1/2 感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图集肤效应示意集肤效应示意集肤效应示意集肤效应示意图图图图2 2、感应加热感应加热感应加热感应加热原理原理原理原理肤宪征组萤裸揽牡董鸳兰赁傻愉一樱惊咱潍撵养肖企夷骏甘焕属镰颁惫肇CH103钢的热处理工艺(表面热处理
9、与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 3 3、感应加热表面淬火的分类、感应加热表面淬火的分类、感应加热表面淬火的分类、感应加热表面淬火的分类 （1）高频感应加热表面淬火：频率为）高频感应加热表面淬火：频率为250-300KHz，淬硬，淬硬层深度层深度0.5-2mm。 （2）中频感应加热表面淬火：频率为）中频感应加热表面淬火：频率为2500-8000Hz，淬，淬硬层深度硬层深度2-10mm。 （3）工频感应加热表面淬火：频率为）工频感应加热表面淬火：频率为50Hz,淬硬层深度淬硬层深度
10、10-15 mm。 各种感应器各种感应器甘究栗娄瑟雇们崇叫碱彩廷粒钝措沃椎熏脑窒钳斜巢昆备疽宅蔫肆幽惋震CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰感应加热表面淬火分类感应加热表面淬火分类感应加热表面淬火分类感应加热表面淬火分类名称名称频率频率（HZ）淬硬深度淬硬深度（mm)适用零件适用零件高频感应高频感应加热加热1001000K0.22中小型，如小模数齿轮，直径中小型，如小模数齿轮，直径较小的圆柱型零件较小的圆柱型零件中频感应中频感应加热加热500100
11、0028中大型，如直径较大的轴，大中大型，如直径较大的轴，大中等模数的齿轮中等模数的齿轮工频感应工频感应加热加热501015 以上以上大型零件，如直径大于大型零件，如直径大于300mm 的轧辊及轴类零件的轧辊及轴类零件朋瓢江礁蓉艳咱封衔也板簇凌闷床蕉脏胞李敝篡粗砸茂焉宁栏禹吸套声度CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 4 4、感应加热表面淬火的工艺、感应加热表面淬火的工艺、感应加热表面淬火的工艺、感应加热表面淬火的工艺 感应加热表面淬火感应加热表面
12、淬火感应加热表面淬火感应加热表面淬火( (链接链接链接链接) )的工艺方的工艺方法是将钢件放入由紫铜管制作的与零法是将钢件放入由紫铜管制作的与零件外形相似的感应圈内，随后将感应件外形相似的感应圈内，随后将感应圈内通入一定频率的交变电流，这样圈内通入一定频率的交变电流，这样在感应圈内外产生相同频率的交变磁在感应圈内外产生相同频率的交变磁场，同时在零件表面产生频率相同的场，同时在零件表面产生频率相同的感生电流，该电流在工件表面形成封感生电流，该电流在工件表面形成封闭回路。由此产生的热效应将零件表闭回路。由此产生的热效应将零件表快速加热到淬火温度，随即喷水冷却，快速加热到淬火温度，随即喷水冷却，使工
13、件表面获得马氏体组织。使工件表面获得马氏体组织。 （1）加热温度：比普通淬火高）加热温度：比普通淬火高30200 （2）冷却：喷射冷却法）冷却：喷射冷却法 （3）回火：炉中低温回火或自回火）回火：炉中低温回火或自回火谆妒寝湃思仑钞尧撕悦浓肌娠镇漫毋吕降风垒仪忍深咀钥攒段明桩翔锑轴CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 5 5、感应加热表面淬火的特点、感应加热表面淬火的特点、感应加热表面淬火的特点、感应加热表面淬火的特点 （1）组织：中碳钢表面淬火后由
14、表面往里面为：）组织：中碳钢表面淬火后由表面往里面为：隐晶隐晶隐晶隐晶MMMMF FTFTFP P或或或或S S 。 （2）加热速度快，生产效率高）加热速度快，生产效率高,适于适于大批量生产，易实现批量生产，易实现自动化。淬火温度高于一般淬火温度。自动化。淬火温度高于一般淬火温度。 （3）残余应力分布为表层为压应力，心部为拉应力。可显）残余应力分布为表层为压应力，心部为拉应力。可显著提高疲劳强度著提高疲劳强度（一般小尺寸零件可提高23倍，大尺寸零件可提高20%30%）和降低缺口敏感性。和降低缺口敏感性。 （4）淬火后马氏体晶粒细化，表面硬度高）淬火后马氏体晶粒细化，表面硬度高(表层硬度比普通淬
15、火高23HRC，且脆性较小)，强度高，耐磨性高；冲击，强度高，耐磨性高；冲击韧性随淬硬层增加而降低，冲击韧性与淬硬层深、心部组织韧性随淬硬层增加而降低，冲击韧性与淬硬层深、心部组织有关。有关。 （5）加热速度快，保温时间短或无，一般不产生氧化和脱）加热速度快，保温时间短或无，一般不产生氧化和脱碳，工件变形小。碳，工件变形小。淬硬层深度易于控制。 （6）易于实现机械化与自动化。感应加热淬火后，为了减）易于实现机械化与自动化。感应加热淬火后，为了减小淬火应力和降低脆性，需进行小淬火应力和降低脆性，需进行170200低温回火。低温回火。 （7）设备费用高，零件形状复杂时感应器制造困难，不）设备费用高
16、，零件形状复杂时感应器制造困难，不适于单件生产。适于单件生产。洁酶躯轨蓬滚芍愿痊岂蓝锐抬帘守午更讶吮篓敝撰淤惮垒钨酣阔草判钮耳CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 6、感应加热表面淬火的材料和应用、感应加热表面淬火的材料和应用 （1）中碳钢和中碳合金钢。主要用于中碳钢和中碳合金）中碳钢和中碳合金钢。主要用于中碳钢和中碳合金结构钢制造的齿轮和轴类零件，它们经正火或调质（预先热结构钢制造的齿轮和轴类零件，它们经正火或调质（预先热处理）后再表面淬火，心部
17、具有良好的综合力学性能，而表处理）后再表面淬火，心部具有良好的综合力学性能，而表面具有较高的硬度和耐磨性。面具有较高的硬度和耐磨性。 （2）工、模具钢。用高碳钢制造的、承受较小冲击或交）工、模具钢。用高碳钢制造的、承受较小冲击或交变载荷的工具和量具，也可采用表面淬火。变载荷的工具和量具，也可采用表面淬火。 （3）球墨铸铁）球墨铸铁 感应加热表面淬火举例感应加热表面淬火举例：钢轨的热处理钢轨的热处理钢轨的热处理钢轨的热处理、形变热处理板簧形变热处理板簧形变热处理板簧形变热处理板簧、中频调质中频调质中频调质中频调质、表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火、齿轮表面淬火齿轮表面淬火齿轮表面淬火齿轮表面淬火
18、淫岔晨舀晓吊贤侩锚缆姿叮岁阎甚潞桔倒练妙睦朴腰桌颂渝剁放膝到眉刘CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰二二二二. . 其它表面淬火其它表面淬火其它表面淬火其它表面淬火 1.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火(链接链接)：其工艺方法是利用可燃气体其工艺方法是利用可燃气体(如如氧氧-乙炔乙炔)的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然后立即用的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然后立即用水喷射冷却，通过控制火焰喷嘴的移动速度可获得不同厚度水喷射冷却，通过控制火
19、焰喷嘴的移动速度可获得不同厚度的淬硬层。此法适于单件或小批量零件的表面淬火。的淬硬层。此法适于单件或小批量零件的表面淬火。(链接链接)常常用用材材料料为为中中碳碳钢钢和和中中碳碳合合金金钢钢，如如35、45、40Cr、65Mn等等；还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。淬淬硬硬深深度度一一般般为为26mm。主主要要适适用用于于单单件件或或小小批批量量生生产产的的大大型型零件和需要局部淬火的工具及零件等。零件和需要局部淬火的工具及零件等。缺点是加热不均，易造成工件表面过热，淬火质量不稳定。缺点是加热不均，易造成工件表面过热，淬火质量不稳定。 蚕诉拖剖饰疡剐知战巍携铆
20、佩茎甥讫坤才蕴亏晨贞褐以噬贫划吊罢础敌锈CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 2.激光加热表面淬火激光加热表面淬火激光加热表面淬火激光加热表面淬火（链接链接链接链接） 其工艺方法是将激光器产生的高其工艺方法是将激光器产生的高功率密度功率密度 （103105W/cm2）的激光）的激光束照射到工件表面上，使工件表面束照射到工件表面上，使工件表面被快速加热到临界温度以上，然后被快速加热到临界温度以上，然后移开激光束，利用工件自身的传导移开激光束，利用工件
21、自身的传导将热量从工件表面传向心部而达到将热量从工件表面传向心部而达到自冷淬火。自冷淬火。 淬硬深度淬硬深度0.30. 5mm；形状复；形状复杂、盲孔等均可。杂、盲孔等均可。 激光表面处理技术可以解决其他表面处理方法无法解决或不激光表面处理技术可以解决其他表面处理方法无法解决或不好的材料强化问题。激光表面处理技术是利用激光束对金属表好的材料强化问题。激光表面处理技术是利用激光束对金属表面进行瞬间淬头处理，经激光处理后，铸铁表层强度可达到面进行瞬间淬头处理，经激光处理后，铸铁表层强度可达到HRC60度以上，中碳及高碳的碳钢，合金钢的表层硬度可达度以上，中碳及高碳的碳钢，合金钢的表层硬度可达HRC
22、70度以上，从而提高其抗磨损，抗疲劳、耐腐蚀、防氧化度以上，从而提高其抗磨损，抗疲劳、耐腐蚀、防氧化等性能，延长其使用寿命。等性能，延长其使用寿命。瓣歧拄因滓渍掸颂逆根驾唱殉茸扯饵眨沏钾尤亨词坤费辞衍衔媚颂澡患祥CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 激光热处理技术与其他热处理如高频感淬头，渗碳、渗氮等激光热处理技术与其他热处理如高频感淬头，渗碳、渗氮等传统工艺相比，具有以下特点：传统工艺相比，具有以下特点： (1) 无需使用外加材料，仅改变被处理材
23、料表面层的组织结构。无需使用外加材料，仅改变被处理材料表面层的组织结构。处理后的改性层具有足够的厚度，可根据需要调整深浅一般可达处理后的改性层具有足够的厚度，可根据需要调整深浅一般可达0.1-0.8mm。 (2) 处理层和基体结合强度高处理层和基体结合强度高。激光表面处理的改性层和基体材。激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合，而且处理层本身是致密的冶金组织，具料之间是致密的冶金结合，而且处理层本身是致密的冶金组织，具有较高的硬度和耐磨性。有较高的硬度和耐磨性。 (3) 被处理件变形极小被处理件变形极小，由于激光功率密度高，与零件的作用时，由于激光功率密度高，与零件的作用时间很短（
24、间很短（10-2-10秒），故零件的热影响区和整体变化都很小。故适秒），故零件的热影响区和整体变化都很小。故适合于高精度零件处理，作为材料和零件的最后处理工序。合于高精度零件处理，作为材料和零件的最后处理工序。 (4) 加工柔性好，适用面广加工柔性好，适用面广。利用灵活的导光系统可随意将激光。利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部位，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，可导向处理部位，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，可进行选择性的局部处理。工艺简单优越。进行选择性的局部处理。工艺简单优越。 激光表面处理均在大气环境中进行，免除了镀膜工艺中漫长的激光表面处理均在大气环境中进行，
25、免除了镀膜工艺中漫长的抽真空时间，没有明显的机械作用力和工具损耗，无噪音、无污染抽真空时间，没有明显的机械作用力和工具损耗，无噪音、无污染、无公害、劳动条件好。再加上激光器配以微机控制系统，很容易、无公害、劳动条件好。再加上激光器配以微机控制系统，很容易实现自动化生产，易干批量生产。产品成品率极高几乎达到实现自动化生产，易干批量生产。产品成品率极高几乎达到100%。效率很高经济效益显著。效率很高经济效益显著。 脑凳遣裴慈伴婶札姚有买色泵醚曾在怖试沮酷栋踊整替诗支佣棉寓赖刷喜CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属
26、材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 3.电子束加热表面淬火电子束加热表面淬火 电子束加热表面淬火是当电子束加热表面淬火是当高速的电子流轰击工件表面时，电子可射入表面一定高速的电子流轰击工件表面时，电子可射入表面一定深度，电子的动能转化为热能使工件的表层快速加热深度，电子的动能转化为热能使工件的表层快速加热到临界温度以上，电子束移开后工件自冷淬火的热处到临界温度以上，电子束移开后工件自冷淬火的热处理工艺。电子流射入深度取决于加速电压的高低。例理工艺。电子流射入深度取决于加速电压的高低。例如，对钢铁材料，电子的加速电压为如，对钢铁材料，电子的加速电压为120KV时，其射
27、时，其射入深度约为入深度约为40m。 扛晋旬爷己鳖痪沏崎峪陈碎躺棵参聪迂苗擂鹏俗强动繁挂壁饵娶谱骨涡达CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰10.3.3 钢的化学热处理钢的化学热处理 化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，利用物化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，利用物理（活性原子的表面吸附、扩散等）、化学反应理（活性原子的表面吸附、扩散等）、化学反应使介质中活使介质中活使介质中活使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织性
28、原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织，从从而使工件表面获得与心部不同的力学或物理、化学性能的工而使工件表面获得与心部不同的力学或物理、化学性能的工艺方法的总称。艺方法的总称。 钢的化学热处理钢的化学热处理与钢的表面淬火的与钢的表面淬火的区别：区别：表面淬火只表面淬火只改变表层组织，而改变表层组织，而化学热处理同时改化学热处理同时改变表层的成分和组变表层的成分和组织织。喷存陷养一沫嘛款侣脂抄琵胰袱州詹流蒸僳瞎谬熙卓涟吸宦田绕府幽漓值CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103
29、钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰化学热处理方法化学热处理方法：渗碳、碳氮共渗可提高钢的硬度、耐磨性及疲劳性质；渗碳、碳氮共渗可提高钢的硬度、耐磨性及疲劳性质；渗氮、渗硼、渗铬使工件表面特别硬，可显著提高耐磨性和渗氮、渗硼、渗铬使工件表面特别硬，可显著提高耐磨性和耐蚀性；耐蚀性；渗铝可提高耐热抗氧化性；渗铝可提高耐热抗氧化性；渗硫可提高减摩性；渗硫可提高减摩性；渗硅可提高耐酸性等。渗硅可提高耐酸性等。最常用：渗碳、渗氮和碳氮共渗及氮碳共渗最常用：渗碳、渗氮和碳氮共渗及氮碳共渗。 冠畏确畸陆财仍索豢七事修铣
30、肥此员骡浇畏炮墩奴吠复浑痪课昔溪辽憋癣CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 一一. .化学热处理一般过程化学热处理一般过程(链接链接) 化学热处理一般过程化学热处理一般过程：由分解、吸附、扩散三个过程组成。：由分解、吸附、扩散三个过程组成。 1.分解分解：渗剂分解产生活性原子。：渗剂分解产生活性原子。 2CO CO2 +C 2.吸附吸附：活性原子被表面晶格捕获并溶解或与钢中某些元素形：活性原子被表面晶格捕获并溶解或与钢中某些元素形成化合物的过程。成
31、化合物的过程。 吸附的类型吸附的类型：物理吸附：物理吸附多分子层多分子层 化学吸附化学吸附单分子层单分子层 3.扩散扩散：活性原子由表面向内部定向迁移，形成渗层的过程。：活性原子由表面向内部定向迁移，形成渗层的过程。 扩散层的特点扩散层的特点：由表面向内部渗入元素的浓度降低：由表面向内部渗入元素的浓度降低(链接链接) 。化学热处理进行的条件化学热处理进行的条件化学热处理进行的条件化学热处理进行的条件: 1. 渗入元素原子必须是活性原子渗入元素原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力。而且具有较大的扩散能力。 2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子
32、有一定的即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合溶解度或能与之化合, 形成化合物。形成化合物。振链磷肺燥韵糕育翌看靠撕辕苛脚献鸥哑崔穿龚妓杠司谁到簇稼侗患佛狄CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰二二. 钢的渗碳钢的渗碳 渗渗碳碳是是指指将将低低碳碳钢钢或或低低碳碳合合金金钢钢制制造造的的工工件件放放入入渗渗碳碳介介质质中中，在在900950加加热热保保温温，使使表表面面渗渗入入活活性性碳碳原原子子，使使工件表层达到高碳钢的含碳量的工方法。工件表层达到
33、高碳钢的含碳量的工方法。 渗渗碳碳的的目目的的是是使使工工件件在在热热处处理理后后表表面面具具有有高高硬硬度度和和高高的的耐耐磨磨性性，高高的的接接触触疲疲劳劳强强度度和和弯弯曲曲疲疲劳劳强强度度；而而心心部部仍仍保保持持低碳钢良好的塑性、韧性。低碳钢良好的塑性、韧性。 经经渗渗碳碳的的机机车车从从动动齿齿轮轮 渗渗碳碳材材料料：低低碳碳钢钢和和低低碳碳合金钢合金钢 渗渗碳碳的的分分类类：依依所所用用渗渗碳碳剂剂的的不不同同，钢钢的的渗渗碳碳可可分分为为气气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。 崩蛀椅掖碳志胺焙搂蚀瓜蛮斩国卷优针吏叔鲁基穷三洒担协辐挥樱佰滚氧CH103钢的热
34、处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰1. 固体渗碳固体渗碳渗渗碳碳工工艺艺：工工件件+渗渗碳碳剂剂密密封封装装入入渗渗碳碳箱箱中中，加加热热至至900950保温。保温。固体渗碳剂：固体渗碳剂：木炭粉和碳酸盐木炭粉和碳酸盐(BaCO3或或Na2CO3)的混合物。的混合物。化学反应：化学反应： C+O22CO BaCO3或或Na2CO3BaO（或（或Na2O）+CO2 CO2+C 2CO 2COC+CO2零件零件渗碳剂渗碳剂试棒试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱固体渗碳法示
35、意图固体渗碳法示意图眶睁改钉嚣莫秀戮坐犊顿宵帐倪汐凭萄袒偶遵筛攀洲博森力艘谊锄株酉横CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 2.气体渗碳气体渗碳 （1）气气体体渗渗碳碳工工艺艺方方法法：是是将将工工件件放放入入密密封封的的加加热热炉炉中中，加加热热到到临临界界温温度度以以上上（通通常常为为920950）按按一一定定流流量量滴滴入入液液体体渗渗碳碳剂剂（如如煤煤油油、甲甲醇醇和和丙丙酮酮），并并使使之之分分解解, 分分解解产产物物有有CnH2n和和Cn
36、H2n+2, 在钢的表面发生如下的反应：在钢的表面发生如下的反应： CnHCnH2n2nnHnH2 2 + nC CnH + nC CnH2n+22n+2 (n+1)H (n+1)H2 2 + nC + nC 从从而而提提供供活活性性碳碳原原子子，吸吸附附在在工工件件表表面面并并向向钢钢的的内内部部扩扩散散而而进进行行渗碳。渗碳。 （2）滴注式可控气体渗碳：滴注式可控气体渗碳：向炉内同时滴入两种有机液体向炉内同时滴入两种有机液体稀释气体，稀释气体，富化气。利用富化气。利用CO2红外仪调节炉内碳势。红外仪调节炉内碳势。 （链接链接）（）（链接链接） （链接链接）蔬偶行硅座粕兜神缉壮么曲接寒贞孺裹
37、芝趟墒醉菲桩徽濒减强彩藏只供械CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗碳工件的一般工艺路线渗碳工件的一般工艺路线: 锻造（问题）锻造（问题）正火（目的）正火（目的）机械加工机械加工渗碳（组织）渗碳（组织）淬火淬火+低温回火低温回火精加工。精加工。3.渗碳后的热处理渗碳后的热处理 渗碳加热温度渗碳加热温度为为900950，渗碳保温时间渗碳保温时间视层深要求而定，视层深要求而定，一般为一般为39小时。渗碳后：小时。渗碳后： 淬火淬火：本质细晶粒钢可预冷至
38、淬火温度直接淬火；本质：本质细晶粒钢可预冷至淬火温度直接淬火；本质粗晶粒钢渗碳后空冷后重新加热至淬火温度淬火。粗晶粒钢渗碳后空冷后重新加热至淬火温度淬火。 淬火方式淬火方式：预冷直接淬火：预冷直接淬火, 一次淬火和二次淬火。一次淬火和二次淬火。 低温回火低温回火：160220回火。回火。涤这秧祸哈剐蚊日沟狄裂锦资凤喇挡苗粉赶饺腑刊酮翰粥队恐寇伐堂商茅CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 直接淬火法直接淬火法 直接淬火法直接淬火法预冷至预冷至8508
39、80后直接淬入油中或水中，后直接淬入油中或水中，180200进行低温回火。进行低温回火。 预冷目的预冷目的 ：减少淬火变形及开裂，使表层析出碳化物，降低奥氏减少淬火变形及开裂，使表层析出碳化物，降低奥氏体的含碳量，从而降低淬火后的残余奥氏体量，提高表层硬度。体的含碳量，从而降低淬火后的残余奥氏体量，提高表层硬度。 特点特点： 操作简单、成本低，生产率高，但在高温下长期保温，奥操作简单、成本低，生产率高，但在高温下长期保温，奥氏体晶粒易长大，影响淬火后工件的性能，故只适用于渗碳件的心部氏体晶粒易长大，影响淬火后工件的性能，故只适用于渗碳件的心部和表层都不过热的情况和表层都不过热的情况下；此外预冷
40、过程中，下；此外预冷过程中，二次渗碳体沿奥氏体晶二次渗碳体沿奥氏体晶界呈网状析出，对工件界呈网状析出，对工件淬火后的性能不利。淬火后的性能不利。 用途用途：大批量生产大批量生产的汽车、拖拉机齿轮常的汽车、拖拉机齿轮常用此法。用此法。 境拷妆吴追缩陈盎厩边搜沙戍坟汲杯梆查婚词炬采邀替肘捞仑榜撇嗓妆侩CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗碳工件的热处理工艺渗碳工件的热处理工艺姚阿服捐毅季挡扼羹义渍婿驹怜淆翔杉贿撤作计枢骇谩宇弟情春韩奢拼罪CH103钢的
41、热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 一次淬火法一次淬火法 一次淬火法一次淬火法工件经渗碳空冷后，再重新加热至淬火温度（如工件经渗碳空冷后，再重新加热至淬火温度（如830860）进行淬火，然后在）进行淬火，然后在180200回火。这种方法在回火。这种方法在工件重新加热时奥氏体晶粒得到细化，使钢的性能得到提高。工件重新加热时奥氏体晶粒得到细化，使钢的性能得到提高。 用途：用途：适用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。适用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。冈臃
42、欢百回践鲁锯顾邵险嗜汛俯胆涟竟富餐铃隧扼户磕轩性畦稗油卡宾碌CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 二次淬火法二次淬火法 二次淬火法二次淬火法渗碳空冷后，先加热到渗碳空冷后，先加热到Ac3以上以上(一般为一般为850900)油淬，使心部组织细化，消除表层网状渗碳体；然后再加油淬，使心部组织细化，消除表层网状渗碳体；然后再加热到热到Ac1以上以上(一般为一般为750800)油淬，最后在油淬，最后在180200进行回进行回火。二次淬火法使工件表层和心部组
43、织被细化，从而获得较好的火。二次淬火法使工件表层和心部组织被细化，从而获得较好的力学性能。但工艺复杂，成本高；工件经反复加热冷却后易产生力学性能。但工艺复杂，成本高；工件经反复加热冷却后易产生变形和开裂。变形和开裂。 用途：用途：只适用于少数对性能要求特别高的工件。只适用于少数对性能要求特别高的工件。诞谴拽辱蚌整快甸蓄罕货蓉拐蕾裁岁晋铜貌挎饯泡靴酣桔捍杉辗宁秩剩溯CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰4.渗碳后的组织渗碳后的组织 ： 缓冷组织缓冷组织
44、：表层为：表层为P+P+网状网状FeFe3 3C C，内层为内层为P P，中间为过渡区，中间为过渡区P+FP+F，心部为，心部为F+PF+P。 淬火并低温回火组织淬火并低温回火组织：针状回火马氏体针状回火马氏体+ +粒状碳化物或碳化物粒状碳化物或碳化物+ +少量少量ArAr。硬度为。硬度为585864HRC64HRC，而心部则随钢的淬透性而定。，而心部则随钢的淬透性而定。 对于低碳钢如对于低碳钢如1515、2020钢，其心部组织为铁素体钢，其心部组织为铁素体+ +珠光体，硬度珠光体，硬度相当于相当于101015HRC15HRC； 对于低碳合金钢如对于低碳合金钢如20CrMnTi20CrMnTi
45、，心部组织为回火低碳马氏体，心部组织为回火低碳马氏体+ +铁铁素体，硬度为素体，硬度为353545HRC45HRC。低碳低碳M回回+FM回回+粒状粒状Cm+A残残低碳合金钢低碳合金钢F+PM回回+粒状渗碳体粒状渗碳体+A残残低碳钢低碳钢心部组织心部组织 表层组织表层组织 钢种钢种射捅羌砾陈捞尾枢见匙窥店值票霓耳摔鲸脆峦遂程索齿启啊皋距躯该头潦CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗渗碳碳层层的的组组织织过共析组织过共析组织(P+Fe3C) 共析组织共
46、析组织(P) 过渡区亚共析组织过渡区亚共析组织(P+F) 原始亚共析组织原始亚共析组织(F+P) 府墒病卉酪曳军纬豢核聪单拔韧过步襟玲李袄桔汐菱以硅盗畏配自霖款朗CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰20钢渗碳缓冷组织 ( 化染 ) 580 表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体综胎铰点倾食蚀析捡诛龟损揉趁耙砌乓却滔论玛朴鞭缸碉倪葫殖最吝昏甩CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热
47、处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织M+F岂涎晰配担颗狮棘蛛划笋装斟宽撅侗国黔辛励鲜经议莫耀真梭氢屹钎棋浇CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗碳后缓冷组织（平衡组织）渗碳后缓冷组织（平衡组织）渗碳后淬火低温回火组织渗碳后淬火低温回火组织心心部部表表层层栽损韵宵遵镭债杉采胡寻恶发傈锹阔狸五哭撑北舍狙将侣黔眨茬绢鼠愁枯CH103钢的热处理工艺(表
48、面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗碳后组织渗碳后组织影食玻同挑宠哼荐申宗狰圆轧洛眺贤颓半棱耳遵酞沈纽殿态擅畸和骇掐狸CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 5.渗碳层深的计算渗碳层深的计算 金相法：金相法： 有效硬化层法：从表层至有效硬化层法：从表层至HV550(或规定的显微硬度或规定的显微硬度)处。处。 6.渗碳件的性能渗碳件
49、的性能： 表层表层的组织未高碳回火马氏体的组织未高碳回火马氏体+粒状渗碳体或碳化物粒状渗碳体或碳化物+少量少量残余奥氏体，硬度为残余奥氏体，硬度为5864HRC，耐磨性好，高疲劳强度。，耐磨性好，高疲劳强度。 心部心部的组织为低碳回火马氏体（或含铁素体、托氏体），的组织为低碳回火马氏体（或含铁素体、托氏体），硬度为硬度为137183HB（未淬透）或（未淬透）或3045HRC（淬透），具有较（淬透），具有较高的心部强度及足够的塑性和韧性。高的心部强度及足够的塑性和韧性。获钞卯宛掠埋绰犬莫耪档节贷酣懈泣昂煮眶员粤突计剁陵学阶害奈庇舆贝CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的
50、热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 7. 实际应用实际应用中应注意的问题中应注意的问题 设计技术条件一般包括渗碳层深度、表面硬度、设计技术条件一般包括渗碳层深度、表面硬度、心部硬度及不允许渗碳的部位等。心部硬度及不允许渗碳的部位等。 渗碳淬火后，工件表面硬度高，因此一般在渗碳渗碳淬火后，工件表面硬度高，因此一般在渗碳前进行机械加工；前进行机械加工； 对渗碳件，设计中应注明渗碳淬火及回火硬度，对渗碳件，设计中应注明渗碳淬火及回火硬度，渗碳部位及渗碳组织；渗碳部位及渗碳组织； 对允许渗碳的某些部位，在渗碳前镀铜或
51、涂上其对允许渗碳的某些部位，在渗碳前镀铜或涂上其它防渗物质，或留有足够的加工余量。它防渗物质，或留有足够的加工余量。媒懂亏云襟赃盼倪私亩位镀廷菊暗即淆乏境驮鲁笑磁隔浸搁集拥甸烂坡揩CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰三三. . 钢的渗氮钢的渗氮 钢的渗氮钢的渗氮(氮化氮化)是指在是指在Ac1温度以下向工件的表面层渗入活温度以下向工件的表面层渗入活性氮原子的化学热处理工艺。最常用的是气体氮化法与离子氮性氮原子的化学热处理工艺。最常用的是气体氮化法与离
52、子氮化法。化法。 渗氮的目的：渗氮的目的：提高表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀提高表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性及热硬性。性及热硬性。 名称名称处理温度处理温度( )处理时间处理时间 ( h )处理后处理后渗碳渗碳90095039需要热处理需要热处理渗氮渗氮5006002050不需要热处理不需要热处理渗碳与渗氮的工艺比较渗碳与渗氮的工艺比较骄苏酉叼沏嫂拒孜枝湖街觅加收推砚霸凄属汉阉稀秆弊的烂琵议雪姑兄窗CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰
53、1. 渗氮的特点渗氮的特点 (1) 更高的表面硬度（更高的表面硬度（HV1000-2000）和耐磨性，很好的）和耐磨性，很好的热稳定性。热稳定性。 (2) 由于表面存在压应力，更高的疲劳强度、抗咬合性能由于表面存在压应力，更高的疲劳强度、抗咬合性能和低的缺口敏感性。和低的缺口敏感性。 (3) 良好的抗腐蚀性能。因为表层形成的氮化物化学稳定良好的抗腐蚀性能。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。性高。 (4) 工件变形小。原因是氮化温度低，氮化后不需进行热工件变形小。原因是氮化温度低，氮化后不需进行热处理。处理。 (5) 氮化的缺点氮化的缺点：渗氮的生产周期长，一般要得到：渗氮的生产周期长，一般要得
54、到0.300.50mm的渗氮层，气体渗氮时间约需要的渗氮层，气体渗氮时间约需要3050h，成本较高，成本较高，渗氮层薄而脆，不能承受冲击。渗氮层薄而脆，不能承受冲击。其釉皇纪汽现芦涣刑埂耙盂待兆厦转锈门倪囚隋嘎烤廷莽篇蹬偿懈两逆顺CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 2.气体渗氮工艺气体渗氮工艺 (1)工艺及其特点工艺及其特点 在渗氮炉内通入氨气，利用在在渗氮炉内通入氨气，利用在380以上氨气在加热时分解出活性氮原以上氨气在加热时分解出活性氮原子，
55、子，2NH2NH3 3 3H 3H2 2 + 2N + 2N, 活性氮原子被钢吸收活性氮原子被钢吸收并溶入表面并溶入表面，同时，同时在保温过在保温过程中程中向心部扩散向心部扩散，在表面形成氮化层。在表面形成氮化层。 (1) 渗氮温度：渗氮温度：500580 (2) 供氮剂：无水氨气供氮剂：无水氨气 (3) 渗氮时间：依据渗氮层深要求确定。渗氮时间：依据渗氮层深要求确定。井式气体氮化井式气体氮化炉炉 温温温温度度度度低低低低：500600(常常用用550570)，远远低低于于渗渗碳碳温温度度。由由于于氮氮在在铁铁素素体体中中有有一一定定的的溶溶解解能力，无需加热到高温。能力，无需加热到高温。时间
56、长：时间长：时间长：时间长：2050h，氮化层厚度为，氮化层厚度为0.40.6mm。需需需需调调调调质质质质预预预预处处处处理理理理：改改善善机机加加工工性性能能和和获获得得均均匀匀的的回火索氏体组织，保证较高的强度和韧性。回火索氏体组织，保证较高的强度和韧性。治疡垮屋仿伸氓间闲桑老伤遵爵遗桓家柬凭惧按狱胀仆肪团薄型雅蚁掘响CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰(2) 气体渗氮后的组织气体渗氮后的组织含有含有含有含有AlAlAlAl、CrCrCrCr
57、、MoMoMoMo等等等等元素的合金钢元素的合金钢元素的合金钢元素的合金钢C C C C、N N N N和和和和FeFeFeFe的化合物的化合物的化合物的化合物C C C C、N N N N溶于溶于溶于溶于-Fe-Fe-Fe-Fe的固溶体的固溶体的固溶体的固溶体弥散合金氮化弥散合金氮化弥散合金氮化弥散合金氮化物（如物（如物（如物（如AlNAlNAlNAlN等）等）等）等）一般由表面向内部白亮层（铁和氮的化合物）一般由表面向内部白亮层（铁和氮的化合物）扩散层（氮化物和含氮的扩散层（氮化物和含氮的F）心部组织（心部组织（S）。）。氮化层厚度氮化层厚度不超过不超过0.6-0.7mm。下图为下图为38
58、CrMoAl 表面氮化组织：表面氮化组织：第一层第一层为为相（相（Fe2N）；）；第二层第二层为过共为过共析层，析层，(Fe4N)和高度弥散的氮化物质点和高度弥散的氮化物质点(AlN，CrN，MoN等等)；第三层第三层为为共析和亚共析层，氮化物质点逐渐减少；共析和亚共析层，氮化物质点逐渐减少；心部心部为回火索氏体。为回火索氏体。 佃虱窃讽柯克府喧孪拱磅少湃癸察解逞亢拽渍摄忽埔纂蚕逢囊卜揣前济呜CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰钢的渗氮组织钢的渗氮
59、组织洋尔励劳贱蹲贿的横腾乎沫粪爸室德弃蔚吞娩搜腆铸喧昧克待束郡武责嘘CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰38 CrMoAl 气体渗氮层组织 ( 化染 ) 650 黄色区 : ( Fe2-3N ) + ( Fe4N ) ; 红色区 : ( Fe4N ) ;蓝绿色区:含氮索氏体 + 脉状氮化物; 绿黄色区:索氏体基体。秧傲喻伸浮枣粉洞咬晨掂关伙雁髓橡贴帛姿舱套公缠顽诱茵瓮莎侨拨躇此CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工
60、艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰(3) 渗氮钢渗氮钢 Al、Cr、Mo、V、Ti等合金元素极易与氮形成颗粒细等合金元素极易与氮形成颗粒细小、分布均匀、硬度很高并且十分稳定的各种氮化物，如小、分布均匀、硬度很高并且十分稳定的各种氮化物，如AlN、CrN、MoN、TiN、VN等。常用的氮化用钢有等。常用的氮化用钢有35CrMo、40Cr、18CrNiW和和38CrMoAlA等。等。 对于以提高耐腐蚀性为主的渗氮，可选用优质碳素结对于以提高耐腐蚀性为主的渗氮，可选用优质碳素结构钢，如构钢，如20钢、钢、30钢、钢、40钢
61、等；钢等； 对于以提高疲劳强度为主的渗氮，可选用一般合金结对于以提高疲劳强度为主的渗氮，可选用一般合金结构钢，如构钢，如40Cr等；等； 而对于以提高耐磨性为主的渗氮，一般选用渗氮专用而对于以提高耐磨性为主的渗氮，一般选用渗氮专用钢钢38CrMoAlA。粥侮撒循依交加轨滚淬恤灼鞘聘辜岿薄裤披恐干闺岔袒败藏升卡肆凡劫宰CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰(4) 渗氮后的钢件性能渗氮后的钢件性能(表面强化和表面保护表面强化和表面保护) 高硬度、高耐磨性
62、合金氮化物层高硬度、高耐磨性合金氮化物层HRC为为6973（甚至（甚至达达10001100HV ），在），在600650有较高红硬性；有较高红硬性； 疲劳极限高渗氮层的体积增大产生残余压应力，疲劳极疲劳极限高渗氮层的体积增大产生残余压应力，疲劳极限提高达限提高达15%35%； 一般，一般，T渗氮渗氮T渗碳渗碳，无需进一步热处理，渗氮层各性能，无需进一步热处理，渗氮层各性能均优于渗碳层。由于渗氮温度低，工件变形很小；均优于渗碳层。由于渗氮温度低，工件变形很小； 高的耐蚀性能致密的耐蚀的氮化物，使工件在水、过热高的耐蚀性能致密的耐蚀的氮化物，使工件在水、过热的蒸气和碱性溶液中都很稳定；的蒸气和碱性
63、溶液中都很稳定； 氮化层比碳化层薄且脆；且氮化层比碳化层薄且脆；且t渗氮渗氮t渗碳渗碳，生产效率低。，生产效率低。 为提高工件心部强韧性，需在渗氮前进行调质处理。为提高工件心部强韧性，需在渗氮前进行调质处理。 张咕队夯囊媚什娟碳官闺讥燃俺未观泡艳魄赐筷勃茫姥着楼窘警吵蓑钮木CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 (5) 渗氮的应用渗氮的应用： 用于交变载荷下工作并要求要求表面高耐磨性、精度要求用于交变载荷下工作并要求要求表面高耐磨性、精度要求高的重要
64、结构零件及在高温下工作的耐热、耐磨及耐蚀的精密高的重要结构零件及在高温下工作的耐热、耐磨及耐蚀的精密件。如仪表的小轴、高速传动的精密齿轮高速柴油机曲轴、精件。如仪表的小轴、高速传动的精密齿轮高速柴油机曲轴、精密机床主轴、丝杆、镗杆，以及齿轮套、阀门、排气阀等。密机床主轴、丝杆、镗杆，以及齿轮套、阀门、排气阀等。缝纫机用氮化件缝纫机用氮化件经氮化的机车曲轴经氮化的机车曲轴简癣姐附堕甘檀曝酉该捅憾烩泼谈绽鸿雄菲泛钒淤出馏瑟驻旬片融洼叼区CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热
65、处理工艺授课 朱世杰 (6) 实际应用实际应用中应注意的问题中应注意的问题 设设计计技技术术要要求求应应注注明明氮氮化化层层深深度度、表表面面硬硬度度、氮氮化化部部位位、心心部部硬硬度度等等，对对于于零零件件上上不不需需渗渗氮氮的的部部位位镀镀锡或镀铜保护，或增加加工余量、氮化后去除。锡或镀铜保护，或增加加工余量、氮化后去除。 工艺路线工艺路线：锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工去应力去应力粗磨粗磨氮化氮化精磨或研磨。精磨或研磨。拷椰骇测考载地穆勤昭嚼舌督抓盯部长岳杜耍乍谚灵绚毫倪乃衰食助尝拿CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与
66、其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰3.3.离子渗氮离子渗氮 离离子子渗渗氮氮：在在低低于于一一个个大大气气压压的的渗渗氮氮气气氛氛中中，利利用用工工件件(阴阴极极)和和阳阳极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺称为离子渗氮。极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺称为离子渗氮。 （1）工艺过程）工艺过程 真真空空度度10-110-2Torr(1Torr=1mmHg=133.3Pa)的的离离子子渗渗氮氮炉炉中中，通通入入NH3，工工件件，炉炉壁壁，400750V，氨氨气气被被电电离离成成氨氨和和氢氢的的正正离离子子和和电电子子，阴阴极极工工件件
67、表表面面形形成成一一层层紫紫色色辉辉光光，高高能能量量氮氮离离子子高高速速轰轰击击工工件件表表面面，动动能能热热能能，工工件件表表面面温温升升到到450650；同同时时氮氮离离子子在在阴阴极极上上夺夺取取电电子子后后，还还原原成成氮氮原原子子渗渗入入工工件件表表面面，形形成成渗渗氮氮层层。另另外外，氮氮离离子子轰轰击击工工件件表表面面时时，还还能能产产生生阴阴极极溅溅射射效效应应而而溅溅射射出出铁铁离离子子，铁铁离离子子形形成成氮氮化化铁铁(FeN)附附着着在在工工件件表表面面并并依依次次分分解解为为Fe2N、Fe3N、Fe4N放出氮原子向工件内部扩散，形成放出氮原子向工件内部扩散，形成渗氮层
68、渗氮层。略游僻咸槛滴踏染颧雇义奴姐损咳招咐属信庄总帮处胞脂捉蛆清瓣叼盔蝉CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰(2) 工艺特点工艺特点 F 速速度度快快、周周期期短短。38CrMoAlA要要达达到到0.530.7mm深深的的渗渗层层， 1520h（气气体体渗渗氮氮法法50h）。质质量量高高。由由于于阴阴极极溅溅射射有有抑抑制制生生成成脆性层的作用，所以明显提高渗氮层的韧性和疲劳性质。脆性层的作用，所以明显提高渗氮层的韧性和疲劳性质。F工工件件变变形形
69、小小。阴阴极极溅溅射射效效应应使使工工件件尺尺寸寸略略有有减减小小，可可抵抵消消氮氮化化物物形形成成引引起起的的尺尺寸寸增增大大。适适用用于于处处理理精精密密零零件件和和复复杂杂零零件件，如如38CrMoAlA钢钢制制成成的的长长9001000mm、外外径径27mm的的螺螺杆杆，渗渗氮氮后其弯曲变形小于后其弯曲变形小于5m。F 对对材材料料的的适适应应性性强强。渗渗氮氮用用钢钢、碳碳钢钢、合合金金钢钢和和铸铸铁铁都都能能进进行行离子渗氮，但专用渗氮钢（如离子渗氮，但专用渗氮钢（如38CrMoAlA）效果最佳。）效果最佳。F缺点：缺点：投资高，温度分布不均，测温困难和操作要求严格等。投资高，温度
70、分布不均，测温困难和操作要求严格等。棕耗句亩厂貌蹄坠隋一淋院网英巩膝乾椅宪枪如寡燎凹向遁搽铝塔墒形左CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰四四.钢的碳氮共渗钢的碳氮共渗 碳氮共渗碳氮共渗指自表层同时渗入指自表层同时渗入C和和N的过程。又叫的过程。又叫氰化氰化。 1.碳氮共渗的方法碳氮共渗的方法： （1）高温碳氮共渗）高温碳氮共渗 900950 （2）中温碳氮共渗）中温碳氮共渗 700880 （3）低温碳氮共渗）低温碳氮共渗 500570，又叫氮碳共渗
71、。，又叫氮碳共渗。 2.碳氮共渗碳氮共渗C、N同时扩散的特点同时扩散的特点 （1）共渗温度不同，共渗层中）共渗温度不同，共渗层中C、N含量不同含量不同 （2）C、N元素相互对钢中的溶解度及扩散有影响元素相互对钢中的溶解度及扩散有影响 （3）C对对N的吸附有影响的吸附有影响 镭敬邪孺韧战攒见染欣卒福尿败田帜赤溃绕雏扩陪坐筛苔镑承赞苛铁饵辫CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰碳氮共渗工艺碳氮共渗工艺碳氮共渗工艺碳氮共渗工艺合金结构钢合金结构钢HRC53
72、60中温气体碳氮共渗中温气体碳氮共渗80086018以渗碳为主以渗碳为主0.50.8mm淬火淬火+低温回火低温回火合金工具钢合金工具钢HRC5463低温气体碳氮共渗低温气体碳氮共渗50060016以渗氮为主以渗氮为主0.10.4mm不需要不需要材料材料性能性能名称名称温度温度()时间时间(h)作用作用渗层渗层热处理热处理诽襄凶戚泌又亦长调邵莎廷酸茂漏褪窟旱盗腰侥呢坞絮冶轨褥啸涕铂城非CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 3.中温气体碳氮共渗中温气体
73、碳氮共渗 在气体介质中将碳和氮同时渗入工件表层并以渗碳为主的在气体介质中将碳和氮同时渗入工件表层并以渗碳为主的化学热处理工艺称为化学热处理工艺称为气体碳氮共渗气体碳氮共渗。提高工件表面硬度、耐。提高工件表面硬度、耐磨性和疲劳强度。磨性和疲劳强度。 原理原理：CHCH4 4+NH+NH3 3HCN+3HHCN+3H2 2 CO+NH CO+NH3 3HCN+HHCN+H2 2O O 2HCNH 2HCNH2 2+2+2CC+2+2NN 工艺工艺：温度温度T：820820860860； 时间时间：取决于层深，符合抛物线规律：取决于层深，符合抛物线规律： 2 2=k=k 层深，层深，碳氮共渗时间，碳
74、氮共渗时间，k与材料有关的常数，与材料有关的常数， k在有在有关手册上可查到关手册上可查到 冷却冷却：碳氮共渗后直接淬火、低温回火：碳氮共渗后直接淬火、低温回火 款烦嘿雕略港贝植衡处落钓匝赚寐肤柄隘蜘簧翁隶瓷莉辱痹骤芜嘶荤取惊CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 组织：组织：由表面向内部细针由表面向内部细针状状M基体上分布碳氮化合物基体上分布碳氮化合物MAr，Ar较多，较多，M为高碳为高碳MAr，Ar量下降，量下降，M中含中含碳量下降碳量下降低碳低
75、碳M 常常用用于于处处理理汽汽车车、机机床床的的各各种种齿齿轮轮、蜗蜗轮轮、蜗蜗杆杆和和轴轴类类零件零件(20CrMnTi)。抚狈啤鼓坝戎连怕畅旬愈撤减钦俐描秒誉孕敷嘉训咬趟鱼筑贷乒蛛者类症CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰20CrMnTi 钢碳氮共渗层组织 ( 化染 ) 100 针状M + 残余A ; 混合M + 残余A ; 板条M + 针状M姨烦荔躁侈桓莎呼屹缓淫兄业拿汇峪藩图芹谬凰帖恼乐陌和傣坯邵匠恳门CH103钢的热处理工艺(表面热处理与
76、其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织钢碳氮共渗层组织1.针状M + 残余A ; 2.混合M + 残余A ; 3.板条M + 针状M123温苍利环淳着柜苯续噎寥泻旗墅患如志赴抿涤尧眷原岁钎渴事绽抨棕伎诸CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰20Cr2Ni4A钢高温碳氮共渗淬火组织 ( 化染 ) 52 谈流属轩
77、峡荷并救大糠园弛框茹友乖惨赤髓滇故闪承河林纳斟赵讹烹邯埠CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰W18Cr4V钢碳氮共渗层组织 ( 化染) 650 隐针马氏体 + 合金碳化物 ; 从左至右含碳量逐步下降充恳葬吐吴资溺捏迁唤办瓤仍鸟咐喇灸耗垫孺询朔吞鼻歼烦需杭触彰厄登CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 在气
78、体介质中对工件同时渗入氮和碳，并以渗在气体介质中对工件同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺称为氮为主的化学热处理工艺称为气体氮碳共渗气体氮碳共渗。 原理：原理：尿素分解，即：尿素分解，即： (NH2)2COCO+2H2+2N 2COCO2+C 工艺工艺： 温度温度：5601056010 时间时间：3 34h4h； 冷却冷却：共渗后可随炉冷却或出炉空冷。：共渗后可随炉冷却或出炉空冷。 4.低温气体碳氮共渗（氮碳共渗、软氮化）低温气体碳氮共渗（氮碳共渗、软氮化）柴耻褂仑扎衅大慷番抒蔽恃馆矮蒲螺捻二砖沽好朝弹旦冷媒肮子钢孔牧蹦CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热
79、处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 组织组织：由表面向内部白亮：由表面向内部白亮层（铁和碳、氮的化合物）层（铁和碳、氮的化合物）扩散层（氮化物和含氮的扩散层（氮化物和含氮的F）心部组织（心部组织（S）。）。 性能特点：性能特点： 应用应用：目前氮碳共渗已广目前氮碳共渗已广泛应用于模具、量具、高速钢泛应用于模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸套等刀具、曲轴、齿轮、气缸套等耐磨件的处理，但由于表层碳耐磨件的处理，但由于表层碳氮化合物层太薄，仅有氮化合物层太薄，仅有0.010.02mm，不宜用于重载条，不宜用于重
80、载条件下。件下。竣湿凝恩谊塑泡遂癌绵坑匪疟榜爽蝶恿财卡撰瑚巍像谣为筒歇筐汛屏纸规CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰五五.钢的渗硼钢的渗硼 渗硼定义渗硼定义：渗硼件的目的和性能渗硼件的目的和性能：渗硼的工艺方法渗硼的工艺方法： （1）固体渗硼：粉末法、粒状）固体渗硼：粉末法、粒状法、膏剂法法、膏剂法 （2）液体渗硼：电解法、熔盐）液体渗硼：电解法、熔盐（盐浴）法（盐浴）法 （3）气体渗硼：）气体渗硼：渗硼层组织渗硼层组织：化合物层和扩散层：化合物层
81、和扩散层组成。化合物层主要是铁和硼组成。化合物层主要是铁和硼形成的化合物，有形成的化合物，有FeB和和Fe2B。恼阜讣酱格增感把硅蛰肖回伍驶水惺查肥吓比天痰恰馏疾唐迸瘴黑率搔抹CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗硼层组织渗硼层组织渗硼层组织渗硼层组织蹿瘪室您趣胜胳纽疗润愤崖搐砒廓傀明驻厌抠奸泌坦退盏缺坑撬相哇自乓CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺
82、金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰渗其它元素的组织：渗其它元素的组织：渗铝渗铝、渗硫、渗钒、渗硫、渗钒、渗铌等渗铌等才名拖锻钓按冗囊襟逃甚妇田职埋警扩诱鬃歪豆弓字冶涌断斗侗侗辊凝盎CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰六六.其他表面处理其他表面处理 1. 热喷涂热喷涂 热喷涂热喷涂是指把固体材料粉末加热熔化并以高速喷是指把固体材料粉末加热熔化并以高速喷射到工件表面，形成不同于基体成分的涂层，以提高射到工件表面，形成不同于基体成分的涂层，
83、以提高工件耐磨、耐蚀或耐高温等性能的工艺技术。其热源工件耐磨、耐蚀或耐高温等性能的工艺技术。其热源类型有气体燃烧火焰、气体放电电弧、爆炸以及激光类型有气体燃烧火焰、气体放电电弧、爆炸以及激光等。等。参宜甲婉绦眨涧拌疥中寥窟雁繁再限慧丢饵奇埋视瞒恫卿绸础绍巢蓉勒宅CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 2.离子注入离子注入 离子注入首先将待注入元素的原子在离子源中电离子注入首先将待注入元素的原子在离子源中电离，从离子源引出后经过离子加速器后进入磁分析器
84、离，从离子源引出后经过离子加速器后进入磁分析器对离子进行筛选对离子进行筛选, 选出指定能量和质量的离子再经过选出指定能量和质量的离子再经过聚束扫描后均匀射入工件表面。此法可以根据需要自聚束扫描后均匀射入工件表面。此法可以根据需要自由地选择注入元素，不受热力学相平衡、固溶度等物由地选择注入元素，不受热力学相平衡、固溶度等物理冶金因素的限制。理冶金因素的限制。 陌泳膛供涌拎啃鲸镍损悲晒沿先梯仰姐数侯竣闷类薪封肪池沙玖嫩矛软扛CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课
85、 朱世杰 3.气相沉积气相沉积(链接链接) 根据气相沉积过程进行的方式不同，又分为根据气相沉积过程进行的方式不同，又分为物理气相沉积（简称物理气相沉积（简称PVD法）、化学气相沉积（简法）、化学气相沉积（简称称CVD法）和等离子体化学气相沉积（简称法）和等离子体化学气相沉积（简称PCVD法）。法）。靡洁遗嗅培拒望烈扩概品寒窘螺焦肋鞍芳中秧呐秉唁日氟萄渠烁撼荚园交CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 物理气相沉积（物理气相沉积（PVD法）法） PVD
86、又又有有多多种种工工艺艺方方法法，此此法法可可沉沉积积钛钛、铝铝以以及及某某些些高高熔点材料。熔点材料。 真真空空蒸蒸镀镀：是是将将沉沉积积材材料料与与工工件件同同放放在在真真空空室室中中，然然后后加加热热沉沉积积材材料料使使之之迅迅速速熔熔化化蒸蒸发发，当当蒸蒸发发原原子子与与冷冷工工件件表表面接触后便在工件表面上凝结形成一定厚度的沉积层。面接触后便在工件表面上凝结形成一定厚度的沉积层。 离离子子镀镀：与与真真空空蒸蒸镀镀不不同同的的是是，工工作作室室内内充充有有氩氩气气，而而且且在在蒸蒸发发源源与与工工件件之之间间加加上上一一个个电电场场。在在电电场场作作用用下下氩氩气气产产生生辉辉光光放
87、放电电，在在工工件件周周围围形形成成一一个个等等离离子子区区。当当蒸蒸发发原原子子通通过过时时也也被被电电离离，结结果果被被电电场场加加速速射射向向工工件件，在在表表面面产产生生沉沉积。沉积层与基体的结合力较强。积。沉积层与基体的结合力较强。秃豌憎让傅沧万个掐瞥明呕仔胞军紧栽胁肥会存婶支佣奏鼻租身退兔攒胺CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD法法) CVD法法是是在在高高温温下下使使气气相相进进行行一一定定的的化化
88、学学反反应应，结结果果在在工工件件特特定定的的表表面面上上沉沉积积而而形形成成一一种种固固态态薄薄膜膜的的方方法法。其其沉沉积积过过程程一一般般包包括括沉沉积积物物的的蒸蒸发发气气化化、气气相相与与工工件件的的化化学学反反应应、膜膜的的沉沉积积加加厚厚三三个个阶阶段段。此此法法可可以以制制造造各各种种用用途途的的薄薄膜膜，例例如如，绝绝缘缘体体、半半导导体体、导导体或超导体薄膜以及防腐、耐磨和耐热薄膜等。体或超导体薄膜以及防腐、耐磨和耐热薄膜等。嚼迁奉拱泪箭哗形传逆嫁曰妨锣性戌戳涕铱穗膨导玛抠码尚蜜镶澜语驹抉CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理
89、与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 等离子体化学气相沉积（等离子体化学气相沉积（PCVD法）法） PCVD法法是是在在离离子子镀镀试试验验方方法法的的基基础础上上，向向工工作作室室内内通通入入一一些些化化学学反反应应气气体体，使使之之在在电电场场中中电电离离，这这样样不不同同成成分分的的离离子子射射向向工工件件表表面面并并发发生生化化学学反反应应形形成成新新相相的的沉沉积积层层。此此法法可可在在工工件件表表面面形形成成TiC、Al2O3等等薄膜，因而显著提高工件的耐磨性。薄膜，因而显著提高工件的耐磨性。 恒蓉席砌骨硬芳架条缕砌玻螟
90、瓣方永茶态储悉侩罕聪颤俞癣贴土韶答店往CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰小小 结结 材材料料中中可可能能存存在在多多种种类类型型的的固固态态相相变变，如如扩扩散散型型相相变变与与非非（或或半半）扩扩散散型型相相变变等等。而而通通过过适适当当的的热热处处理理（退退火火、正正火火、淬淬火火、回回火火）来来控控制制这这些些相相变变就就可可以以获获得得不不同同的的组组织织形形态态；还还可可以以通通过过特特殊殊的的热热处处理理改改变变局局部部的的组组织织，
91、甚甚至至成成分分。M相相变变是是钢钢中中最最重重要要的的固固态态相相变变之之一一。M是是A向向F和和Fe3C转转变变时时的一个过渡相，这种坚硬相对钢的强化有重要意义。的一个过渡相，这种坚硬相对钢的强化有重要意义。复院寝蟹乖几隶州建鸟去啄锚遗占频树逻磺直爬疼它观灶舆未影剐衔腥基CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰钠探姑裙蚀郊致阀社央诛惋选闪副篆裤我呵慕勉类映苏蚜弃洱惯黍碌秃蚕CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(
92、表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰举例举例：（均选用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性）：（均选用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性） 1. 形状简单的车刀，要求耐磨（形状简单的车刀，要求耐磨（6062HRC），材料选用），材料选用T10钢。工艺路线：钢。工艺路线：下料下料球化退火球化退火粗加工粗加工淬火淬火+低温回火低温回火精加工精加工2.某机床主轴，要求良好的综合力学性能，轴颈部分要求某机床主轴，要求良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（耐磨（50-58HRC），材料选用），材料选用45钢。钢。下料下料退火（或正火）退火
93、（或正火）粗加工粗加工调质处理调质处理中频感中频感应加热表面淬火（轴颈）应加热表面淬火（轴颈）+低温回火低温回火精加工精加工关末瞬烦征呛尿改蛮项呐熊今竖厘征盘篷鸿鲸毒唾疑澎渍茂光荫萧惋姆洗CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰1将将5mm的的T8钢加热至钢加热至760并保温足够时间，问采用什并保温足够时间，问采用什么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，托氏体，么样的冷却工艺可得到如下组织：珠光体，索氏体，托氏体，上贝氏体，下贝氏体，托氏体上贝
94、氏体，下贝氏体，托氏体+马氏体，马氏体马氏体，马氏体+少量残余奥氏少量残余奥氏体。请画出体。请画出C曲线并在其上描绘出工艺曲线示意图。曲线并在其上描绘出工艺曲线示意图。2. 指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织：显微组织： 20钢齿轮；钢齿轮； 45钢小轴；钢小轴； T12钢锉刀。钢锉刀。3生产中常用增加钢中珠光体量的方法来提高来亚共析钢的生产中常用增加钢中珠光体量的方法来提高来亚共析钢的强度，问用何种热处理工艺？为什么？强度，问用何种热处理工艺？为什么？4某一用某一用45 钢制的零件，其加工路线：备料钢制的零件，其加工路
95、线：备料锻造锻造正火正火粗机械加工粗机械加工调质调质精机械加工精机械加工高频感应加热淬火高频感应加热淬火+低温回火低温回火磨削。请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。磨削。请说明各热处理工序的目的及热处理后的组织。思思思思 考考考考 题题题题皇亲倚忙第殊壳牙载姑篆组恃想隘镰尉埂猩粱咯乃佃旨督亩观债玛岳题猖CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰 5比较比较45钢分别加热到钢分别加热到700、750和和840水冷后硬度水冷后硬度值的高低，并说明原因。
96、值的高低，并说明原因。 6. 对碳钢采用何种热处理工艺可获得对碳钢采用何种热处理工艺可获得(a)索氏体；索氏体；(b)回火回火索氏体，并说明这两种组织形态以及力学性能有何差异。索氏体，并说明这两种组织形态以及力学性能有何差异。 7. 含碳量为含碳量为1.2%的碳钢，其原始组织为片状珠光体和网的碳钢，其原始组织为片状珠光体和网状滲碳体，欲得到回火马氏体和粒状碳化物组织，试制订所需状滲碳体，欲得到回火马氏体和粒状碳化物组织，试制订所需热处理工艺，并注明工艺名称、加热温度、冷却方式以及热处热处理工艺，并注明工艺名称、加热温度、冷却方式以及热处理各阶段所获得的组织。（理各阶段所获得的组织。（Ac1 =
97、 730, Accm = 830）。）。费炸奉奈耳遵梢琐葡赦纱赢咯钮墨漆毖悔羊蠢悉臣桑镍场蔚猜军申拴惶证CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺金属材料热处理工艺授课 朱世杰8选择下列零件的热处理方法并编写简明的工艺路线（选选择下列零件的热处理方法并编写简明的工艺路线（选用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性）：用锻造毛坯，且钢材具有足够的淬透性）： 某机床变速箱齿轮（模数某机床变速箱齿轮（模数m=4）要求齿面耐磨，心部强度）要求齿面耐磨，心部强度和韧性要求不高，材料选用和韧性要求不高
98、，材料选用45钢；钢； 某机床主轴，要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求某机床主轴，要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（耐磨（5055HRC），材料选用），材料选用45钢；钢； 镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合力承中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合力学性能，材料选用学性能，材料选用38CrMoAlA。 M12丝锥，要求刃部硬度为丝锥，要求刃部硬度为6062HRC，柄部硬度为，柄部硬度为3040HRC，材料选用，材料选用T12A。专茄腔进戳蓟铰滔叶卢丽滤奔陵任粳标韶夸避蔓魄淤洋霞茸瞻浓僧没阎价CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).CH103钢的热处理工艺(表面热处理与其他工艺).
