机械零件加工工艺编制武友德吴伟课题一1至3节）课件教学.pptVIP

PPT研究院 POWERPOINT ACADEMY 分解——介质在一定的温度下发生化学分解，形成渗入元素的活性原子。吸收——活性原子被工件表面吸收，并进入晶格内形成固溶体或形成化合物。扩散——渗入的活性原子在一定的温度下由表层向中心扩散，并形成一定厚度的扩散层——渗层。 目前，在机械制造业中，最常用的化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。 (1)渗碳　渗碳是向钢的表面渗入碳原子的过程，即把钢件置于渗碳介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层，以增加钢件表层的含碳量。经淬火及低温回火后，获得表面高硬度、中心高韧性的零件。 为了达到上述要求，渗碳零件必须用低碳钢或低碳合金钢来制造。 渗碳方法可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳3种，其中前两种应用较广泛。 1)气体渗碳。国内应用较广的滴注式气体渗碳法如图1-15所示。它是把工件置于密封的加热炉中，通入渗碳剂，并加热到渗碳温度900~950℃(常用930℃)，使工件在高温的渗碳气氛中进行渗碳。炉内的渗碳气氛主要由直接滴入炉内的苯、醇、煤油等液体渗碳剂在高温下裂解形成。当渗碳剂滴入炉内，会在900～950℃的高温下分解形成如CO等。当CO与赤热的工件表面相接触时，便裂解出活性碳原子： 2)固体渗碳。如图1-16所示，将工件置于四周填满固体渗碳剂的箱中，密封后送加热炉中加热至渗碳温度，经保温一定时间后出炉，取出即得渗碳工件。 固体渗碳剂一般由木炭粒与碳酸盐(Na2CO3或BaCO3等)混合组成。其中木炭粒是基本的渗碳物质，加入碳酸盐可加速渗碳过程，故称其为“催渗剂”。其过程与气体渗碳相似。渗碳层深度，可按每保温一小时渗入0.1～0.15mm计算。 工件渗碳后，其表面碳的质量分数可达到0.85％～1.05％，碳的质量分数由表及里逐渐减少，心部仍保持原来低碳钢的碳的质量分数。在缓慢冷却条件下，渗碳层的组织由表面向中心依次为过共析区、共析区、亚共析区；中心仍为原始组织。 由此可见，渗碳只是使工件表层的碳的质量分数提高。为了更有效地发挥渗碳层的作用，渗碳后必须进行热处理，常用的热处理方法是淬火后低温回火。渗碳零件经淬火及低温回火后，表层显微组织为回火马氏体和均匀分布的细粒状渗碳体，硬度高达58～64HRC，心部因是低碳钢，其显微组织仍为铁素体和珠光体，硬度为10～15HRC；对于低碳合金钢，其心部组织一般为低碳马氏体及铁素体，硬度为30～45HRC。所以心部具有高的韧性和适当的强度。 (2)渗氮　在一定的温度下(一般在Ac1温度以下)使活性氮原子渗入工件表面的过程称为渗氮(氮化)。其目的是提高工件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。目前，应用最广的是气体渗氮法。它是将钢件放入密封炉内加热，并不断地通入气体渗氮介质——氨气(NH3)，加热至500～560℃保温。在加热过程中，氨气裂解产生活性氮原子： 以提高钢件表层硬度和耐磨性为主要目的的渗氮用钢，大都是含铬、钼、铝等元素的中碳合金钢。因为铬、钼、铝等元素极易与氮结合形成非常稳定的氮化物如CrN、MoN、AlN等。这些氮化物硬度很高，颗料很细，均匀地分布在钢的基体中，使钢件在600～650℃下工作时仍保持高硬度。38CrMoAl即是一种典型的渗氮用钢。 以提高钢件表层耐蚀性为目的的渗氮用钢，选用碳钢、合金钢及铸铁即可。活性氮原子能与铁形成氮化物或溶于铁素体，形成薄的耐蚀层，但硬度不高。 渗氮层可以具有很高的硬度和耐磨、耐疲劳；可以抵抗水、过热蒸汽和碱性溶液的腐蚀；渗氮温度低，渗氮件变形小，尺寸稳定，常作为工件的最终热处理工序。但它的生产周期长，成本高，渗氮层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。 (3)碳氮共渗　碳氮共渗是向工件表面层同时渗入碳和氮原子的过程。碳氮共渗习惯上称为氰化。其目的是使工件的共渗层兼有渗碳和渗氮的性能。 根据共渗的温度不同，分为低温(500～600℃)、中温(700～880℃)、高温(900～950℃)碳氮共渗；目前，生产中常用的是中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗两种。 实践证明：在渗层碳浓度相同的情况下，工件共渗的表面硬度、耐磨性、疲劳强度都比渗碳高，共渗温度较低，有利于减少变形。目前，工厂里常用来处理汽车和机床上的齿轮、蜗杆和轴类零件。 低温气体氮碳共渗又称气体软氮化，常用共渗温度为520～570℃。一般工件的共渗层深度不超过0.05mm，共渗时间为1～4h。低温共渗后，工件多采用快速冷却(碳钢用水冷，合金钢用油冷)。所得共渗层的硬度稍低，但脆性小。软氮化可使工件表层具有耐磨、耐疲劳、抗啮合的优良性能，与气体渗氮相比，大大缩短生产周期，可广泛用于各种钢材和铸铁。软氮化常用来处理模