【文档说明】机械工程材料成型及工艺13.pptx，共(42)页，1.111 MB，由精品优选上传

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重点回顾钢淬火和回火的概念、目的和一般应用；淬火温度的选择理由；淬透性和淬硬性的区别，影响淬透性和淬硬性的因素，回火的分类和一般应用；回火脆性的概念和分类和防止。本次课的内容钢的表面热处理常见热处理缺陷及防止小结一、钢的表面热处理概念

：指仅对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的工艺；分类：表面淬火和化学热处理；应用范围：主要是某些在冲击载荷、交变载荷及摩擦条件下工作的机械零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮等；工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。◼表面淬火1.定义:是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热

处理工艺，即通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。2.目的:获得高硬度的表面层，以提高工件的耐磨性和疲劳强度。3.表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、

40MnB等。4.表面淬火加热的方法:感应加热(高、中、工频)、火焰加热、激光加热等。◼感应加热表面淬火1)感应加热的基本原理:*感应电流---涡流*集肤效应*淬火层深度(δ)与电流频率(f)的关系:δ=500/√f（mm）感应加热表面淬火示意图

集肤效应示意图2)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。3)生产特点:淬火件的质量好;工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。

设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。◼火焰加热表面淬火1)火焰加热表面淬火的基本方法2）火焰加热表面淬火的特点:*设备简单,操作方便,成本低；*淬火质量不稳定；*适于单件、小批量及大型零件的生产。二.化学热处理(ChemicalHeatTreat

ment)一)定义:将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。二)化学热处理的基本过程:2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。3.扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形

成一定的扩散层。1.分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。2COCO2+〔C〕三)化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子必须是活性原子,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,即对渗入原

子有一定的溶解度或能与之化合,形成化合物。四)化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗铬等。1.钢的渗碳(Carburizeofsteel)1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。4)方法:固

体、气体、液体渗碳。固体渗碳法示意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱气体渗碳法示意图5)工艺:加热温度为900～950℃;渗碳时间一般为3～9小时;6)渗碳后的组织:1%CP+Fe3CⅡ0.2%CF+P少表面中心零件PP+F20钢渗碳缓冷组织580表层珠光体+网状渗碳体

;中层珠光体;内层铁素体+珠光体7)渗碳后的热处理工艺时间温度930℃850℃方案1方案2渗碳淬火加热7)渗碳后的热处理工艺8)热处理后的组织低碳M回+FM回+Cm+A残低碳合金钢F+PM回+Fe3C+A残低碳钢心部组织表层组织钢种9)常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi

、18Cr2Ni4WA等。20CrMnTi钢渗碳层组织(化染)320渗碳体(白色块状)+高碳M(兰色针状)+残余A(棕黄色)2.钢的渗氮(Nitridationofsteel)1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性

能的零件。3)用钢:中碳合金钢。4)方法:气体渗氮。5)工艺:加热温度500～600℃;保温时间0.3～0.5mm/20～50h。6)热处理特点:渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。7)渗氮处理后的组织表层:Fe4N、Fe2N、

AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。8)常用的钢种:35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA等。38CrMoAl气体渗氮层组织(化染)650黄色区:ε(Fe2-3N)+γ’(Fe4N);红色区:γ’(Fe4N);蓝绿色区:含氮索氏体+

脉状氮化物;绿黄色区:索氏体基体。渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否需要热处理处理时间(h)处理温度(℃)名称需要3～9900～950渗碳不需要20～50500～600渗氮3.钢的碳氮共渗---氰化处理(Carbonitridingofsteel

)1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)方法:固体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗高温中温低温4)工艺:合金结构钢HRC53～60中温气体碳氮共渗800～8601～8

以渗碳为主0.5～0.8mm淬火+低温回火合金工具钢HRC54～63低温气体碳氮共渗500～6001～6以渗氮为主0.1～0.4mm不需要材料性能名称温度(℃)时间(h)作用渗层热处理二、常见热处理缺陷及其防止加热时出现的缺陷：欠热（退火和正火矫正）、过热（不严重的可以用退

火和正火矫正）、过烧、氧化和脱碳（盐浴中加热或保护气氛或真空加热或表面涂层)。在冷却（淬火）时出现的缺陷：淬火变形、淬火裂纹。防止办法：正确选材、合理进行零件的结构设计、选择或制定合理的淬火工艺。小结重点要求钢的表面热处理的分类；表面淬火的概念、目的；

常见热处理缺陷。一般要求化学热处理；常见热处理缺陷的防止措施。《铁碳合金平衡组织的观察》实验报告要求实验内容：实验目的：实验设备和样品：实验结果：思考题：1）2#、3#、4#试样组织的异同点？2）根据所观察的组织，说明含碳量对铁碳合金的组

织和性能影响的大致规律？例题一现需要制造一汽车、拖拉机传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好的韧性，应采用如下哪种材料及热处理工艺：①T10钢经淬火+低温回火；②45钢经调质处理；③低碳合金钢20CrMnTi经渗碳+淬火

+低温回火。说明其理由。例题二在一批45钢制的螺栓中（要求头部热处理后的硬度为43~48HRC）混入少量20钢和T12钢，若按45钢工艺进行淬火、回火处理，试问能否达到要求？分别说明为什么？例题三现有三个形状、尺寸、材质（低碳钢）完全相同的齿轮，分别进行普通整体淬火、渗碳淬火和高频

感应淬火，试用最简单的办法将它们区分开。例题四用45钢制车床主轴，要求轴颈部位硬度为56~58HRC，其余地方为20~24HRC，其加工工艺路线为：锻造→正火→机械加工→轴颈表面淬火→低温回火→磨削加工。请说明以下问题：①正火的目的及大致热处理工艺参数

；②表面淬火及低温回火的目的；③使用状态下轴颈及其他部位的组织。第五章机械工程用钢钢中常存元素的作用；钢中合金元素的作用；钢的分类；钢的编号方法；碳素钢；合金钢；铸铁。一、钢中常存元素的作用主要元素：Fe、C有益元素：Mn

、Si；有害元素：S、P、O、N、H。➢Mn—脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度。➢Si—有很强的固溶强化作用,能脱氧；1）有益元素：2）有害的非气体元素:P—有很强的固溶强化作用,低温韧性差(冷脆)；➢S—能引起钢在热加工时或高温工作下开裂(热裂或称热脆)。