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1、6钢的热处理（3）6-7钢的表面淬火一、感应加热表面淬火集肤效应: 电流频率越高,涡流集中的表面层越薄. 500/感应加热设备高频感应加热淬火 200300KHz 0.50.2mm 中小模数齿轮、中小尺寸轴类中频感应加热淬火 2500800Hz 210mm 大中模数齿轮、较大尺寸轴类工频感应加热淬火 50Hz 1015mm 大直径轧辊、火车车轮适用材料：中碳钢、中碳合金钢适用材料：中碳钢、中碳合金钢 45 40Cr 40MnB 预先处理：正火或调质预先处理：正火或调质感应加热表面淬火特点感应加热表面淬火特点过热度大（过热度大（Ac3以上以上80150），得到细），得到细 隐晶马氏体，硬度高隐晶
2、马氏体，硬度高2HRC3HRC。 残余压应力，提高疲劳强度。残余压应力，提高疲劳强度。 氧化脱碳少，变形小。氧化脱碳少，变形小。 温度、淬硬层易于控制。温度、淬硬层易于控制。传动轴淬火斧子淬火齿轮、链轮淬火工件内孔淬火感应加热表面淬火件的技术条件1、表面硬度 P119表5-12、淬硬层深度 表5-23、预先热处理要求二、火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火特点特点u设备简单、成本低、灵活性大。设备简单、成本低、灵活性大。u淬硬层淬硬层26mm，太深易过热，质量，太深易过热，质量较难控制。较难控制。u单件、小批量生产，大型零件表面单件、小批量生产，大型零件表面淬火。淬
3、火。6-8 钢的化学热处理钢的化学热处理将钢件置于一定温度的活性介质中保将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素深入其表面，改温，使一种或几种元素深入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性变其化学成分和组织，达到改进表面性能的工艺。能的工艺。渗碳渗碳渗氮渗氮碳氮共渗碳氮共渗一、渗碳一、渗碳目的：目的：提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度。心部仍保持良好的塑性和韧性。心部仍保持良好的塑性和韧性。应用：应用：受磨损和较大冲击载荷的零件。受磨损和较大冲击载荷的零件。（齿轮、活塞销、套筒）（齿轮、活塞销、套筒）渗碳方法气体渗碳介质：煤油、苯、甲醇反应：2CO
4、 CO2+CH2+CO H2O+CCnH2n nH2+nC气体渗碳炉固体渗碳固体渗碳介质：介质：木炭、碳酸盐（木炭、碳酸盐（BaCO3 Na2CO3）反应：反应：BaCO3 BaO+CO2CO2+C 2CO2CO CO2 +C特点：特点：设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差，设备简单、容易实现，生产率低，劳动条件差，质量不易控制。质量不易控制。渗碳用钢渗碳用钢C：0.080.25%，对于要求较高或较大截，对于要求较高或较大截面的零件，含碳量达面的零件，含碳量达0.30%。低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时低碳钢强度较低，而且淬透性差，长时间渗碳晶粒易于长大，重要零件间渗碳晶粒易于长大，重要
5、零件(如汽车、如汽车、拖拉机齿轮等拖拉机齿轮等)都用低碳合金渗碳钢。合都用低碳合金渗碳钢。合金渗碳钢中常加入金渗碳钢中常加入Cr、Ni、Mo、W、V、Mn、B和和Ti等元素。等元素。常见的防渗方法u预留余量切除法：即在零件不应渗碳的部位，预留余量切除法：即在零件不应渗碳的部位，预先留出比渗碳层稍厚的加工余量，渗碳后再预先留出比渗碳层稍厚的加工余量，渗碳后再用机械方法把这部分切除。这种方法比较可靠，用机械方法把这部分切除。这种方法比较可靠，但材料和工时的损失较大，形状复杂的零件，但材料和工时的损失较大，形状复杂的零件，要切除余量也较困难。而且不能进行直接淬火。要切除余量也较困难。而且不能进行直接
6、淬火。u涂料法：用涂料法：用13铅丹和铅丹和23氯化铜加上占两种氯化铜加上占两种材料总量材料总量1015的松脂混合，溶于有机溶剂的松脂混合，溶于有机溶剂(酒精、汽油酒精、汽油)中成糊状，用毛笔涂于不需渗碳中成糊状，用毛笔涂于不需渗碳部位，厚度约部位，厚度约0.71.0mm，干燥后再涂一层。，干燥后再涂一层。u镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上镀铜法：在不需要渗碳的部位用电镀方法镀上厚度为厚度为0.020.04mm的铜层，可以比较可靠的的铜层，可以比较可靠的防止碳的渗入。防止碳的渗入。渗碳工艺温度：900950时间：决定于渗层厚度要求（124页表）渗碳层厚度u碳钢：表面到过渡层一半处。碳钢
7、：表面到过渡层一半处。 过渡层：出现铁素体开始至心部原始组过渡层：出现铁素体开始至心部原始组 织为止。织为止。u合金钢：表层至心部原始组织。合金钢：表层至心部原始组织。低碳钢渗碳缓冷后的显微组织渗碳后的热处理渗碳后的热处理直接淬火直接淬火u工艺简单、生产效率高。工艺简单、生产效率高。u节约能源、成本低。脱碳倾向小。节约能源、成本低。脱碳倾向小。u组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。组织粗大、残余奥氏体多，耐磨性低。u变形较大。为了减少淬火时的变形变形较大。为了减少淬火时的变形, 渗碳渗碳后常将工件预冷到后常将工件预冷到830850后淬火。后淬火。u适用于本质细晶粒钢。适用于本质细晶粒钢。 渗碳后
8、的热处理示意图一次淬火一次淬火心部要求高的合金钢，略高于心部心部要求高的合金钢，略高于心部Ac3；受载不大但表面性能要求高的零件，受载不大但表面性能要求高的零件，Ac1以上以上3050。适用本质细晶粒钢。适用本质细晶粒钢。二次淬火二次淬火力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢；力学性能要求很高的零件或本质粗晶粒钢；第一次第一次，Ac3以上以上3050，改善心部组织，消，改善心部组织，消除表面网状二次渗碳体；除表面网状二次渗碳体；第二次，第二次，Ac1以上以上3050 ，表层获得细马氏体，表层获得细马氏体和均匀分布的粒状渗碳体；和均匀分布的粒状渗碳体；工艺复杂，生产率低，成本高，变形大，只用工艺复
9、杂，生产率低，成本高，变形大，只用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。于要求表面高耐磨性和心部高韧性的零件。渗碳件的一般工艺路线锻造正火机械加工渗碳 局部镀铜淬火+低温回火精加工钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能组织：表层组织：表层 高碳回火马氏体高碳回火马氏体+碳化物碳化物+残余奥氏体；残余奥氏体； 心部心部 低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体）低碳回火马氏体（或含铁素体、屈氏体）表面硬度高，表面硬度高，58HRC64HRC，耐磨性好；心部韧性，耐磨性好；心部韧性好，硬度较低。未淬硬：好，硬度较低。未淬硬：137HB183HB 淬淬 硬：硬：30HRC45HR
10、C疲劳强度高。疲劳强度高。图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重图纸上要标明渗碳层厚度、渗碳层和心部的硬度，重要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中要零件还要表明对渗碳层显微组织的要求，渗碳件中不允许硬度高的部位应注明。不允许硬度高的部位应注明。二、渗氮二、渗氮气体渗氮气体渗氮氨被加热分解出活性氮原子，氮氨被加热分解出活性氮原子，氮原子被钢吸收并溶入表面，在保温原子被钢吸收并溶入表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。过程中向内扩散，形成渗氮层。常用的氮化钢：常用的氮化钢：35CrAlA, 38CrMoAlA, 38CrWVAlA等。等。 2NH3 3H2+2N与渗碳相比特点：
11、与渗碳相比特点：温度低（温度低（500600 ）时间长（时间长（20h50h），），0.3mm0.5mm氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性氮化前需要调质处理，保证较高的强度和韧性氮化件的组织和性能氮化件的组织和性能高硬度（高硬度（1000HV1100HV），），高耐磨性、热高耐磨性、热硬性（硬性（Fe4N,Fe2N）。）。表面压应力提高疲劳强度。表面压应力提高疲劳强度。温度低，变形小。温度低，变形小。耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）。氮化用钢氮化用钢 35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA 等等应用应用 发动机汽缸、排气阀、精密机床丝发动机
12、汽缸、排气阀、精密机床丝杠、镗床主轴、气轮机阀门等要求杠、镗床主轴、气轮机阀门等要求耐磨性、精度、耐热、耐蚀件。耐磨性、精度、耐热、耐蚀件。离子氮化在低真空度的容器内，保持氮气的压在低真空度的容器内，保持氮气的压强为（强为（110）133.32Pa，在，在400700V的的直流电压作用下，使电离后的电离子高直流电压作用下，使电离后的电离子高速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表速冲击钢件（阴极），使其渗入钢件表层。层。周期短，仅为气体渗氮周期短，仅为气体渗氮1/31/4；表层不易形成白色脆性层。表层不易形成白色脆性层。离子氮化三、碳氮共渗三、碳氮共渗工艺工艺介质：煤油、氨气介质：煤油、氨气温度：温
13、度：830 850 时间：时间：12h渗层：渗层：0.2mm0.5mm性能性能含氮马氏体耐磨性好。含氮马氏体耐磨性好。比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。比渗碳具有更高的疲劳强度和耐蚀性。真空炉6-9 热处理工艺缺陷与零件结构热处理工艺缺陷与零件结构一、热处理工艺缺陷及防止措施一、热处理工艺缺陷及防止措施1）硬度不足或出现软点）硬度不足或出现软点亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。组织中有残留铁素体。表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组表面氧化、脱碳，淬火后局部出现非马氏体组织。织。冷却速度不足或冷却不均匀。冷却速度不足或冷却不
14、均匀。淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却淬火介质不清洁或工件表面不干净，影响冷却速度。速度。2）零件变形与开裂零件变形与开裂正确选材、合理设计。正确选材、合理设计。淬火前进行相应的退火或正火，细淬火前进行相应的退火或正火，细化晶粒、均匀组织。化晶粒、均匀组织。严格控制淬火加热温度。严格控制淬火加热温度。采用适当的淬火方法。采用适当的淬火方法。淬火后立即回火。淬火后立即回火。二、二、 热处理零件的结构工艺性热处理零件的结构工艺性设计倒角设计倒角避免厚薄悬殊避免厚薄悬殊形状对称形状对称三、三、 热处理工序位置的安排热处理工序位置的安排退火、正火的工序位置毛坯生产 退火或正火 机械加工调质的工序位置 下料 锻造 正火（或退火） 机械粗加工 调质 机械精加工 淬火的工序位置下料 锻造 正火（或退火） 机械粗加工 淬火、回火 磨削感应加热表面淬火的工序位置下料 锻造 退火（正火） 机械粗加工 调质 机械半精加工 感应加热表面淬火、低温回火 磨削渗碳的工序位置下料 锻造 正火 机械粗加工 局部渗碳时其它部位镀铜 渗碳、淬火低温回火 磨削
