退火與正火工藝課件

1、 2.1.3 鋼的普通熱處理 熱處理是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)金屬材料或工件進(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。 熱處理的特點(diǎn)： 不改變工件的形狀和尺，提高工件的使用性能和使用壽命，而且還可以改善工件的加工工藝性能。 熱處理按目的與作用不同，分為以下三類(lèi)：熱處理整體熱處理（舊稱(chēng)普通熱處理）表面熱處理化學(xué)熱處理熱處理方法很多，其工藝都由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成，可以用“溫度-時(shí)間”為坐標(biāo)的曲線(xiàn)來(lái)表示，稱(chēng)為熱處理工藝曲線(xiàn)。1. 鋼的退火與正火一、鋼的退火退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。退火目的：降低鋼的硬度，以利于切削加工； 提高塑

2、形和韌性，以利于冷變形加工； 改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜龊媒M織準(zhǔn)備； 細(xì)化晶粒，消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。一、鋼的退火1.完全退火將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火。 加熱溫度：AC3以上2040。 目的：降低鋼件的硬度、細(xì)化晶粒、消除應(yīng)力、為最終的熱處理做組織準(zhǔn)備。 主要用于鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材，焊接件的退火。 一般較長(zhǎng)。因?yàn)橥耆嘶饡r(shí)加熱溫度超過(guò)Ac3不多，相變進(jìn)行得較慢，特別是粗大鐵素體或碳化物的溶解和奧氏體成分的均勻過(guò)程，均需要較長(zhǎng)時(shí)間。保溫時(shí)間：加熱速度: 常用結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼及熱作模具鋼鋼錠，加熱速度100200/h。 常用結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼及熱作模

3、具鋼鋼錠，保溫時(shí)間冷卻速度： 緩慢，以保證奧氏體在Ar1點(diǎn)以下不大的過(guò)冷度情況下進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，以免硬度過(guò)高。 Q：裝爐量 完全退火不能用于過(guò)共析鋼，因?yàn)榧訜岬紸ccm以上再緩慢冷卻時(shí)會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體，使鋼的機(jī)械性能變壞。 完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋件，有時(shí)也用于焊件。 注意！45鋼鍛件完全退火操作應(yīng)用范圍： 合金鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材、焊件等。一、鋼的退火2.等溫退火 工件加熱到高于AC3（或AC1）的溫度，保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間的適當(dāng)溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)組織后在空氣中冷卻的退火。目的：與完全退火相同，但時(shí)間相對(duì)于完全退火要短，用等溫退

4、火代替完全退火有利于縮短生產(chǎn)時(shí)間。 應(yīng)用范圍：中碳鋼，經(jīng)滲碳處理的低合金鋼及沖壓件等3、 球化退火 使鋼中碳化物呈球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做好組織準(zhǔn)備。 將過(guò)共析鋼工件加熱到Ac1以上（2030），保溫后，以極慢的冷速通過(guò)A1，使珠光體P中的滲碳體和二次滲碳體成為球狀或粒狀的熱處理工藝稱(chēng)為球化退火。定義目的球化退火中的珠光體變化過(guò)共析鋼的球化退火T12鋼球化退火組織 F+Fe3C 為了便于球化過(guò)程的進(jìn)行，對(duì)于網(wǎng)狀嚴(yán)重的過(guò)共析鋼，應(yīng)在球化退火之前進(jìn)行一次正火，以消除網(wǎng)狀滲碳體。 注意：5、 去應(yīng)力退火 為了去除由于形變加工、鍛造、焊接等所所引起的及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力

5、（但不引起組織的變化）而進(jìn)行的退火，稱(chēng)為去應(yīng)力退火。定義退火溫度 退火溫度范圍很寬。由于材料成分、加工方法、內(nèi)應(yīng)力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，去應(yīng)力退火的加熱溫度范圍很寬。 鋼500650；鑄件500550；焊件500600。 去應(yīng)力退火后，應(yīng)緩慢冷卻，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。 一般在A1以下進(jìn)行，組織并未發(fā)生變化，在緩慢冷卻的過(guò)程中，工件各部分均勻冷卻和收縮，消除了鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，避免在使用或隨后的加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或開(kāi)裂去應(yīng)力退火工藝曲線(xiàn)及其特點(diǎn)名稱(chēng)目的工藝制度組織應(yīng)用完全退火細(xì)化晶粒，消除鑄造偏析，降低硬度，提高塑性加熱到AC32050，爐冷至550

6、 左右空冷 FP亞共析鋼的鑄、鍛、軋件，焊接件球化退火降低硬度，改善切削性能，提高塑性韌性，為淬火作組織準(zhǔn)備加熱到AC12040，然后緩冷片狀珠光體和網(wǎng)狀滲碳體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙罟参觥⑦^(guò)共析鋼及合金鋼的鍛件、軋件等擴(kuò)散退火改善或消除枝晶偏析，使成分均勻化加熱到Tm-100200 ，先緩冷，后空冷粗大組織（組織嚴(yán)重過(guò)燒）合金鋼鑄錠及大型鑄鋼件或鑄件再結(jié)晶退火消除加工硬化，提高塑性加熱到再結(jié)晶溫度，再空冷變形晶粒變成細(xì)小的等軸晶冷變形加工的制品去應(yīng)力退火消除殘余應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性加熱到500650 緩冷至200 空冷 無(wú)變化鑄、鍛、焊、冷壓件及機(jī)加工件常用退火工藝制度小結(jié)2. 鋼的正火 將鋼加熱到A

7、C3以上溫度并保溫，出爐空冷至室溫的熱處理工藝。 由于正火比退火加熱溫度略高，冷卻速度大，故珠光體的分散度大，先共析鐵素體的數(shù)量少，因而正火后強(qiáng)度、硬度較高。正 火（1）作為預(yù)備熱處理工藝，為下續(xù)熱處理工藝 提供適宜的組織狀態(tài)（2）作為最終熱處理工藝，提供合適的機(jī)械性能（3）用來(lái)消除某些處理缺陷 用正火作為性能要求的一般結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。 亞共析鋼采用正火來(lái)調(diào)整硬度，改善切削加工性能。 過(guò)共析鋼的正火可消除網(wǎng)狀碳化物。 細(xì)化晶粒（雙重正火）正火的應(yīng)用：退火、正火后鋼的組織和性能 加熱時(shí)鋼的組織轉(zhuǎn)變1、奧氏體的形成過(guò)程 鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過(guò)程又稱(chēng)為奧氏體化。以共析鋼的奧氏體形成過(guò)程為例。

8、3）殘留滲碳體的溶解： 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。 1）奧氏體形核：奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。2）奧氏體晶核長(zhǎng)大： 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。4）奧氏體均勻化： 滲碳體全部溶解完畢時(shí)，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)碳原子的擴(kuò)散才能獲得均勻化的奧氏體。亞共析鋼的加熱過(guò)程：過(guò)共析鋼的加熱過(guò)程： 各種退火和正火工藝示意圖 由于退火（主要指完全退火）與正火在組織上有著差異，因而性能也有所不同。 表4-1

9、 正火與退火的40Cr鋼的機(jī)械性能 狀態(tài)機(jī) 械 性 能bs%akMN/m2Kg/m2Nm/cm2Kgm/cm2退火正火64373965.675.435744136.44502120.953.576.054.976.55.67.8正火與退火相比較，正火的強(qiáng)度與韌性較高，塑性基本相同。但對(duì)于過(guò)共析鋼，完全退火的鋼中因?yàn)橛芯W(wǎng)狀滲碳體的存在，其硬度、韌性均低于正火的。而球化退火的鋼，因其所得組織是球狀P，故其綜合性能優(yōu)于正火的。由表可得出結(jié)論：退火與正火的選用C 0.25%的低碳鋼，正火代替退火；C=0.250.5%的中碳鋼，也可正火代替退火；C=0. 50.75%的中高碳鋼，用完全退火；C0.5%的

10、高碳鋼或工具鋼，用球化退火。如有網(wǎng)狀二次滲碳體，則應(yīng)先正火消除。 生產(chǎn)上退火和正火工藝的選擇應(yīng)根據(jù)鋼種、冷、熱的使用熱加工工藝、零件的使用性能及經(jīng)濟(jì)綜合考慮。2.5退火、正火缺陷 碳素/低合金工具鋼在退火后雖硬度很低，但脆性卻很大，斷口呈灰黑色，故稱(chēng)“黑脆”。主要原因是退火溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，冷卻緩慢，珠光體轉(zhuǎn)變按Fe-C進(jìn)行即碳石墨化。 （發(fā)生黑脆的工具不能返修） 退火和正火若由于加熱或冷卻不當(dāng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些異常組織，造成缺陷，常見(jiàn)的如下：(1)過(guò)燒： 由于加熱溫度過(guò)高，晶界被氧化，甚至晶界局部溶解，使工件報(bào)廢。(2)黑脆：（3）粗大魏氏組織：主要是由于加熱溫度過(guò)高。魏氏組織不僅晶粒粗大，

11、而且由于鐵素體針片形成的脆面，使金屬的韌性急劇下降。（4）反常組織：亞/過(guò)共析鋼在Ar1附近冷卻緩慢，結(jié)果在亞共析鋼中形成非共析滲碳體，再過(guò)共析鋼中形成游離的鐵素體或滲碳體。（5）網(wǎng)狀組織：由于加熱溫度過(guò)高，冷卻速度過(guò)慢引起的。網(wǎng)狀鐵素體或滲碳體降低鋼的機(jī)械性能，特別是網(wǎng)狀滲碳體。一般重新正火可消除。（6）球化不均勻：由于退火前沒(méi)有消除網(wǎng)狀滲碳體，在球化退火時(shí)聚集而成?？赏ㄟ^(guò)正火和一次球化退火消除。（7）硬度過(guò)高：退火時(shí)加熱溫度過(guò)高，冷卻速度過(guò)快，使硬度高于規(guī)定的范圍，重新退火即可。a) b）圖4-8 反常組織a)0.5%C,加熱溫度為850； b）1.2%C，加熱溫度為970粗大的滲碳體滲碳

12、體網(wǎng)很寬 淬火是指將將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk的速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。因此，淬火的目的就是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性能。淬火是鋼的最重要的強(qiáng)化方法，也是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。鋼的淬火和回火淬火溫度淬火溫度即鋼奧氏體化溫度，是淬火的主要工藝參數(shù)之一。碳鋼的淬火溫度可利用合金相圖來(lái)選擇（如下圖所示）。 對(duì)于亞共析鋼，淬火溫度為Ac3 +3050。當(dāng)含碳量不高于0.5%時(shí)，淬火后組織為馬氏體，當(dāng)含碳量大于0.5%時(shí)，淬火后組織為馬氏體與少量殘余奧氏體 亞共析鋼在Ac1Ac3之間加熱淬火后的組織為馬氏體加鐵素體，由于組織中有自由鐵素體存在，使鋼的強(qiáng)度和硬度降低

13、，但可改善韌性，這種淬火稱(chēng)為亞溫淬火，如處理得當(dāng)，亞溫淬火也可作為一種強(qiáng)韌化處理方法。對(duì)于共析鋼和過(guò)共析鋼，淬火溫度為Ac1+（30-50）。共析鋼淬火后的組織為馬氏體和少量殘余奧氏體。過(guò)共析鋼由于淬火前經(jīng)過(guò)球化退火，因而淬火后組織為細(xì)馬氏體加顆粒狀的滲碳體和少量殘余奧氏體，如下圖所示。分散分布的顆粒狀滲碳體對(duì)提高鋼的硬度和耐磨性有利。如果將過(guò)共析鋼加熱到Accm以上，則由于奧氏體晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后馬氏體晶粒也粗大，且殘余奧氏體量增多，這將使鋼的硬度、耐磨性下降，脆性和變形開(kāi)裂傾向增加。對(duì)于合金鋼，由于大多數(shù)合金元素（Mn、P除外）有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，因而淬火溫度比碳鋼高，

14、一般為臨界點(diǎn)以上50-100。常用的淬火介質(zhì)是水和油：水是經(jīng)濟(jì)的且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)，水的缺點(diǎn)是在650-550范圍內(nèi)的冷卻能力不夠強(qiáng)，而在300-200范圍內(nèi)冷卻能力又太大，因此生產(chǎn)上主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面較大的碳鋼件的淬火。油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但在高溫區(qū)冷卻能力太低，因此主要用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件的淬火。大尺寸碳鋼件油淬時(shí)，由于冷卻不足，會(huì)出現(xiàn)珠光體型分解。熔融的堿和鹽也常用作淬火介質(zhì)，稱(chēng)為鹽浴或堿浴。這類(lèi)介質(zhì)只適用于形狀復(fù)雜及變形要求嚴(yán)格的小型件的分級(jí)淬火和等溫淬火。淬火方法采用適當(dāng)?shù)拇慊鸱椒梢詮浹a(bǔ)冷卻介質(zhì)的不足，常用的淬火方法如圖所示。 1）單介質(zhì)淬火方法將加熱工件在一

15、種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。如水淬和油淬都屬于這種方法。該方法操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用較廣。2）雙介質(zhì)淬火是指將工件先在一種冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，避免珠光體轉(zhuǎn)變，然后轉(zhuǎn)入另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。常用的方法是水淬油冷或油淬空冷。其優(yōu)點(diǎn)是冷卻比較理想，缺點(diǎn)是第一種介質(zhì)中停留時(shí)間不易控制，需要有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。該方法主要用于形狀復(fù)雜的碳鋼工件及大型合金鋼工件。3）分級(jí)淬火指將奧氏體化的工件淬入稍高于Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴中保溫，待工件表、心部溫度接近鹽浴溫度時(shí)取出來(lái)空冷的淬火方法。分級(jí)淬火可以很好地消除淬火工件表心部的溫差問(wèn)題，有效地減少工件變形開(kāi)裂傾向。4）等溫淬火加熱

16、工件在高于Ms溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時(shí)間，獲得下貝體組織后再空冷的淬火方法。經(jīng)等溫淬火的零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小，適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。鋼的淬透性鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力稱(chēng)為鋼的淬透性，其高低用規(guī)定條件下的淬硬層深度來(lái)表示。淬硬層深度是指工件表面到半馬氏體的深度。淬透性與淬硬性不同，淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。同一材料的淬硬層深度與工件的尺寸，冷卻介質(zhì)有關(guān)，工件尺寸小、冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深，工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深，而淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無(wú)關(guān)，它只用于不同材料之間的比較，是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)，用不同材料的淬硬

17、層深度進(jìn)行比較的。淬透性的應(yīng)用力學(xué)性能是機(jī)械設(shè)計(jì)中選材的主要依據(jù)，而鋼的淬透性又直接影響其熱處理后的力學(xué)性能。因此，在選材時(shí)，必須對(duì)鋼的淬透性有充分的了解。回火 回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后在油活著空氣中冷卻的熱處理工藝?；鼗鸬哪康南驕p少淬火內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開(kāi)裂；獲得工藝所要求的力學(xué)性能；穩(wěn)定工件尺寸。淬火馬氏體和殘余奧氏體都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織鐵素體加滲碳體轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時(shí)變形。對(duì)于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用退火則軟化周期太長(zhǎng)，則采用回火軟化即能降低硬度，又能縮短軟化周期。對(duì)于未經(jīng)淬火

18、的鋼，回火是沒(méi)有意義的，而淬火鋼不經(jīng)回火一般也不能直接使用，為避免淬火件在放置過(guò)程中發(fā)生變形或開(kāi)裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時(shí)回火。 回火的種類(lèi)根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為3類(lèi)。 1.低溫回火2.中溫回火 3.高溫回火1.低溫回火回火溫度為150-250。低溫回火時(shí)發(fā)生如下變化，得到M回組織。低溫回火的目的是在保留淬火后高硬度、高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件。2.中溫回火回火溫度為350-500。中溫回火時(shí)發(fā)生如下變化，得到T回組織，即為在保持馬氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀滲碳體的組織。 回火托氏體組織具有較高的彈性極限和屈服

19、極限，并具有一定的韌性，硬度一般為35HRC-45HRC，主要用于各類(lèi)彈簧的處理。 3.高溫回火回火溫度為500-650。高溫回火時(shí)發(fā)生如下變化，得到S回組織，即為在多邊性鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織。 回火索氏體具有良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高強(qiáng)度的同時(shí)，具有良好的塑性和韌性，硬度一般為25HRC-35HRC。心部：硬度低，韌性高 在生產(chǎn)中，有很多零件是在磨擦、沖擊和交變載荷作用下工作，要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；而心部要求有較好的塑性和韌性。表面：硬度高，耐磨2.1.4、鋼的表面淬火表面和心部性能要求不同的零件實(shí)例例如齒輪工作時(shí)表

20、面接觸應(yīng)力大，摩擦嚴(yán)重，要求表層高硬度，而齒輪心部通過(guò)軸傳遞動(dòng)力、沖擊力，即心部要求較高的塑性和韌性。而低碳鋼可滿(mǎn)足心部要求，表面要求不能滿(mǎn)足；高碳鋼可滿(mǎn)足表面要求，心部要求不能滿(mǎn)足；在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都不能滿(mǎn)足其要求。解決這一問(wèn)題的方法就是鋼的表面淬火（表面熱處理）和化學(xué)熱處理 表面熱處理是只對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝，其中以表面淬火最為常用。 表面淬火不改變零件表層的化學(xué)成分，只改變表層的組織，并且心部仍保留原來(lái)退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。其目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。 表面淬火后，一般需進(jìn)行低溫

21、回火，以減少淬火應(yīng)力和降低脆性。 工業(yè)上常用的表面淬火方法有感應(yīng)淬火和火焰淬火。）感應(yīng)加熱表面淬火 感應(yīng)淬火是指利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝，見(jiàn)下圖所示。 當(dāng)感應(yīng)線(xiàn)圈中通以交流電時(shí)，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在工件中便產(chǎn)生相同頻率的感應(yīng)電流，由于工件本身具有電阻，因而集中于工件表面的電流可使表層迅速加熱到淬火溫度，而工件的心部溫度仍接近室溫。感應(yīng)加熱后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液噴射淬火（合金鋼浸油），淬火后進(jìn)行180-200低溫回火，以降低淬火應(yīng)力，并保持高硬度和高耐磨性。 感應(yīng)電流透入工件表層的深度主要取決于交流電頻率的高低；頻率越高，淬硬層

22、深度越小。 由于電源頻率不同感應(yīng)加熱表面淬火分高頻淬火、中頻淬火和工頻淬火，此外還有20世紀(jì)60年代后發(fā)展起來(lái)的超音頻感應(yīng)加熱，它的頻率為3040 kHZ，適用硬化層略深于高頻且要求硬化層沿表面均勻分布的零件，例如中、小模數(shù)齒輪、鏈輪、軸、機(jī)床導(dǎo)軌等。 生產(chǎn)中常用的電流頻率與淬硬層深度的關(guān)系如下表所示：名稱(chēng)頻率淬硬深度（mm)適用零件高頻感應(yīng)加熱100500 kHZ0.52.5淬硬層較薄的中、小型零件，如小模數(shù)齒輪、小的軸中頻感應(yīng)加熱110 kHZ310承受較大載荷和磨損零件，如大模數(shù)齒輪、較大凸輪等工頻感應(yīng)加熱50HZ1020要求硬層深的大型零件和鋼材的穿透加熱，如軋輥、火車(chē)車(chē)輪等感應(yīng)加熱表

23、面淬火種類(lèi)及應(yīng)用 感應(yīng)加熱速度極快，時(shí)間很短僅為幾秒鐘，加熱淬火有如下特點(diǎn)：表面性能好，硬度比普通淬火高2HRC3HRC。疲勞強(qiáng)度較高，一般工件可提高2030%；工件表面質(zhì)量高，不易氧化脫碳，淬火變形?。淮阌矊由疃纫子诳刂?，操作易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。 感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線(xiàn)為： 下料-鍛造-調(diào)質(zhì)或正火-切削加工-感應(yīng)加熱淬火+低溫回火-精加工-檢驗(yàn)）火焰表面淬火 火焰表面淬火是應(yīng)用氧乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，對(duì)零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火。 火焰表面淬火其淬硬層深度一般為26mm?；鹧婕訜岜砻娲慊鹪O(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，使用方便靈活。但生產(chǎn)效率低，淬火質(zhì)量較難控制。適用于單

24、件、小批量生產(chǎn)或用于中碳鋼、中碳低合金鋼制造的大型工件，如大齒輪、軸等零件的表面淬火。3）電接觸加熱表面淬火 電接觸表面淬火可顯著提高工件表面的耐磨性和抗擦傷能力。設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單易行，硬化層薄，一般為0.150.35mm。 適用于表面形狀簡(jiǎn)單的零件，目前廣泛用于機(jī)床導(dǎo)軌、汽缸套等表面淬火。4）激光加熱表面淬火 這種表面淬火方法是用激光束掃描工件表面，使工件表面迅速加熱到鋼的臨界點(diǎn)以上，而當(dāng)激光束離開(kāi)工件表面時(shí)，由于基體金屬的大量吸熱，使表面獲得急速冷卻而自淬火，故無(wú)需冷卻介質(zhì)。特點(diǎn)如下： 激光淬火硬化層深度與寬度一般為：深度0.75mm，寬度小于1.2mm。激光淬火后表層可獲得極細(xì)馬氏體組織，

25、硬度高且耐磨性好。激光淬火能對(duì)形狀復(fù)雜，特別是某些部位用其它表面淬火方法極難處理的(如拐角、溝槽、盲孔底部或深孔)工件。七、鋼的化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 化學(xué)熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質(zhì)中加熱并保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。其特點(diǎn)是既改變工件表面層的組織，又改變化學(xué)成分。它可比表面淬火獲得更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。 各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過(guò)程組成的。1）分解： 由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子。2）吸收：工件表面對(duì)活性原子進(jìn)行吸收。吸收的方式有兩種，即活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格形成固溶體，或

26、與鋼中的某種元素形成化合物。3）擴(kuò)散：已被工件表面吸收的原子，在一定溫度下，由表面往里遷移，形成一定厚度的擴(kuò)散層。 化學(xué)熱處理的種類(lèi)很多，最常用的是滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鉻、滲鋁等。 工件滲碳后必須進(jìn)行淬火和低溫回火，最終表層為細(xì)小片狀的回火高碳馬氏體及少量的滲碳體，這樣表面可獲得高的硬度（6064HRC）、耐磨性及疲勞強(qiáng)度；而心部組織取決于鋼的淬透性，一般低碳鋼心部組織為鐵素體和珠光體，硬度為110150HBS，低合金鋼（20CrMnTi鋼）通常心部組織為回火低碳馬氏體和少量鐵素體，硬度為3545HRC，具有較高的強(qiáng)韌性和塑性。 氣體滲碳的滲碳層質(zhì)量高，滲碳過(guò)程易于控制，生產(chǎn)率高，勞

27、動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適于成批或大量生產(chǎn)。主要用于受磨損和較大沖擊載荷的零件，如齒輪、活塞銷(xiāo)、凸輪、軸類(lèi)等。 ）鋼的滲氮（氮化） 滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝，又稱(chēng)氮化。 滲氮能使零件獲得比滲碳更高的表面硬度、耐磨性以及提高其耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度。（）氣體氮化 目前應(yīng)用最廣的是氣體滲氮。氣體滲氮是將工件置于通有氨氣（NH3）的密閉爐內(nèi)，加熱到500560，氨分解產(chǎn)生的活性氮離子N被工件表面吸收，并逐漸向心部擴(kuò)散，從而形成滲氮層。滲氮層的深度一般為0.10.6mm。 滲氮最常用的鋼是38CrMoAl，滲氮前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 因滲氮后表面形成一層堅(jiān)硬的氮化物

28、，滲氮層硬度高達(dá)10001200HV，耐磨性好；滲氮溫度低，工件變形??；滲氮層存在壓應(yīng)力，耐疲勞性好；滲氮層致密，耐蝕性較好。所以，滲氮主要用于耐磨性和精度要求高的精密零件、承受交變載荷的重要零件及較高溫度下工作的耐磨零件，如精密絲杠、鏜床主軸、汽輪機(jī)閥門(mén)、高精度傳動(dòng)齒輪、高速柴油機(jī)曲軸等。但滲氮生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，滲氮層薄而脆，因而不宜承受集中重載荷。（）鋼的碳氮共滲分氣體碳氮共滲和氣體氮碳共滲、氣體碳氮共滲在一定溫度下同時(shí)將碳、氮滲入工件表層奧氏體中，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝稱(chēng)碳氮共滲。 由于共滲溫度（ 850 880）較高，它是以滲碳為主的碳氮共滲過(guò)程，因此處理后要進(jìn)行淬火和低溫回火

29、。共滲深度一般為0.30.8mm。 氣體碳氮共滲所用的鋼大多為低碳鋼或中碳鋼和合金鋼。 氣體碳氮共滲與滲碳相比，處理溫度低且便于直接淬火，因而變形小，共滲速度快、時(shí)間短、生產(chǎn)率高、耐磨性高。 （）鋼的碳氮共滲 分氣體碳氮共滲和氣體氮碳共滲氣體碳氮共滲 在一定溫度下同時(shí)將碳、氮滲入工件表層奧氏體中，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝稱(chēng)碳氮共滲。 由于共滲溫度（ 850 880）較高，它是以滲碳為主的碳氮共滲過(guò)程，因此處理后要進(jìn)行淬火和低溫回火。共滲深度一般為0.30.8mm。 氣體碳氮共滲所用的鋼大多為低碳鋼或中碳鋼和合金鋼。 氣體碳氮共滲與滲碳相比，處理溫度低且便于直接淬火，因而變形小，共滲速度快、時(shí)間短、生產(chǎn)率高、耐磨性高。 氣體氮碳共滲 工件表面滲入氮和碳，并以滲氮為主的化學(xué)熱處理，稱(chēng)為氮碳共滲。常用的共滲溫度為560 570，由于共滲溫度較低，共滲13h，滲層可達(dá)0.030.02mm，又稱(chēng)低溫碳氮共滲。與氣體氮化相比，滲層硬度較低，故又稱(chēng)軟氮化。 2.1.5、熱處理新技術(shù)簡(jiǎn)介 近年來(lái)，隨著熱處理新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使熱處理生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平不斷提高，其產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不斷改進(jìn)。目前，熱處理技術(shù)一方面是對(duì)常規(guī)熱處理方法進(jìn)行工藝改進(jìn)，另一方面是在新能源、新工藝方面的突破，從而達(dá)到既節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效