化学热处理后的组织与性能.ppt

三、实验原理 2、化学热处理的目的 获得单一材料难以获得的性能或进一步提高制件的使用性能。 1）碳钢渗C或C、N共渗→（淬火）获得表面高硬度、耐磨性，心部保持良好的塑韧性。 2）渗氮（软N化或离子渗N）→表面耐磨、抗腐蚀。 3）渗Al→提高工件表面抗氧化、耐磨性能力。 3、化学热处理的分类 以渗入元素命名：渗金属，渗非金属。 基本过程—— 大致分为三个阶段： 分解阶段：渗剂中的化学反应分解出渗入元素的活性原子; 吸收阶段：活性原子被金属表面吸收; 扩散阶段：渗入原子在金属基体内达到一定浓度后从工件表面向内部扩散; 6、几种化学热处理工艺的比较 7、化学热处理的应用 钢的渗碳 一、渗碳的概述 （1）概念： 将钢件在碳的活性介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的一种表面化学热处理工艺。 （2）目的： 提高零件的表面硬度、耐磨性 高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 心部保持良好的塑性与韧性。 （3）分类： 按渗碳介质状态不同，分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳。以气体渗碳应用最广泛。 （4）渗碳的材料 含碳量为0.1－0.3％的低碳钢或合金钢。 问题：在什么状态下渗碳？ A还是F？ 基本思路： 在Fe—C相图中，α- Fe中碳的最大溶解0.0218%，而γ- Fe中碳的最大溶解度达到2.11%，所以在高温下，A状态下渗碳，可以获得高的表面含碳量。 渗后低温淬火，以期获得最高强度和最大表面硬度。 二、渗碳方法： （一）气体渗碳 （1）概念：把工件放在一定温度的富碳气体介质中，加热和保温进行渗碳的工艺。 （2）特点：操作简便，周期短，质量容易控制，劳动条件好。 （3）常用渗碳设备： （4） 常用的渗碳剂 大型井式渗碳炉 钢的气体渗碳  (二)、 固体渗碳法 （1）固体渗碳过程主要由下列步骤组成： ①在灼热的固体碳表面上，CO2与碳反应生成CO； ②在金属工件表面，CO分解析出活性碳原子； ③活性碳原子被工件表面吸收，并向内部扩散。 （2）固体渗碳的优缺点： 优点：不需要专门的渗碳设备，操作简单，成本低，大小零件都能用。 缺点：渗速慢，渗碳时间长，渗层不易控制，不能直接淬火，劳动条件差，效率低。 （3）固体渗碳剂： 固体渗碳剂主要由供碳剂、催化剂组成。供碳剂一般为木炭、焦炭；催化剂一般是碳酸盐。 （4）固体渗碳工艺： 把工件埋入渗碳箱中，四周填满固体渗碳剂，并用盖和耐火泥将箱密封，然后送入加热炉中，加热至渗碳温度(900～930°C)，保温一定时间后出炉，即得所需样品。 （5）常用的设备： 固体渗碳箱，箱式电炉、反射式燃煤炉 (三)、 液体渗碳法 （1）概念：在熔融状态的盐溶渗碳剂中进行渗碳的工艺。 （2）液体渗碳工艺： 液体渗碳温度及盐浴活性是决定渗碳速度和表面碳含量的主要因素。 对于渗层薄及变形要求严格的工件，可采用较低的渗碳温度（850～900°C）； 对于要求渗层厚者，渗碳温度要高一些（910～950°C）。 温度一定条件下，渗碳保温时间由渗层深度决定。 （3）常用的设备：内热式或外热式盐炉 三、一般渗碳件的工艺路线 锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工 四、渗碳后热处理的目的 钢铁经过渗碳处理后，表面碳含量虽然很高，但其硬度不高，只有经过热处理后，使其转变成马氏体，才能获得较高的硬度和耐磨性能。 a. 提高工件表面的强度、硬度和耐磨性能； b. 提高心部的强度和韧性； c. 细化晶粒； d. 消除网状碳化物和减少残留奥氏体； e. 消除内应力，稳定尺寸。 渗碳层的组织 渗碳后淬火及低温回火后的显微组织 六、渗碳后的钢的机械性能 硬度和耐磨性 渗碳并淬火后可显著提高钢件的表面硬度和耐磨性。 冲击韧性和断裂韧性 钢件经过渗碳后，其冲击韧性和断裂韧性都降低，并且表面碳含量越高、渗层越深，这两种性能降低越厉害。 疲劳强度 钢件经过渗碳后，其疲劳强度显著提高： 表面碳含量越高，马氏体开始转变温度越低，得到的马氏体比容比心部大，在表面层得到的残余压应力越大，它可以抵消相当部分由外加负载引起的拉应力，从而提高疲劳强度。 一定层深的高硬度渗透层，可以提高抵抗微裂纹的形成和扩展，从而提高疲劳裂纹。 七、渗碳件的组织对性能的影响 （1）表层碳含量：表面含碳量应控制在0.9％左右 。 （2）残留奥氏体：与马氏体相比，残留奥氏体强度、硬度较低，塑性、韧性较高，组织中有一定数量的残留奥氏体，能起到对外力缓冲和使应力分布均匀的作用，增加了疲劳裂纹形成和扩展的阻力，提高了钢的断裂韧性；不宜超过30％ （3）渗层碳化物：可显著提高工件的耐磨性和抗咬合性，但粗大块状或网状碳化物的存