04第四章刚的热处理-工程案例.ppt

2.钢的渗碳 是指向钢的表面渗 入碳原子的过程。 1）渗碳目的 提高工件表面硬度、 耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。 2）渗碳用钢 为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。 井式气体渗碳炉 气体渗碳法示意图 3）渗碳方法 ① 气体渗碳法 将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。 渗剂为气体(煤气、液化气等)或有机液体(煤油、甲醇等)。 优点：质量好，效率高； 缺点：渗层成分与深度不易控制。 ②固体渗碳法 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。渗剂为木炭。 优点：操作简单； 缺点：渗速慢，劳 动条件差。 ③ 真空渗碳法 将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气体加热渗碳。优点：表面质量好，渗碳速度快。 真空渗碳炉 4）渗碳温度 900-950℃。 渗碳层厚度(由表面到过度层一半处的厚度)：一般为0.5-2mm。 低碳钢渗碳缓冷后的组织 渗碳层表面含碳量：以0.85-1. 05为最好。 渗碳缓冷后的组织: 表层为P+网状Fe3CⅡ；心部为F+P；中间为过渡区。 5）渗碳后的热处理 淬火+低温回火。回火温度为160-180℃。淬火方法有： ①预冷淬火法 渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。 渗碳后的热处理示意图 ②一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。 ③ 二次淬火法： 即渗碳缓冷后第一次加热为心部Ac3+30-50℃，细化心部；第二次加热为Ac1+30-50℃，细化表层。 渗碳后的热处理示意图 常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac1+30-50℃淬火+低温回火。此时组织为： 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 心部：M回+F（淬透时） 渗碳淬火后的表层组织 M+F 3.钢的氮化 氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程。 1）氮化用钢 井式气体氮化炉 为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。 常用钢号为38CrMoAl。 2）氮化温度：500-570℃。 氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。 3）常用氮化方法 气体氮化法与离子氮化法。 气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。 离子氮化法是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层脆性小。 离子氮化炉 4、氮化的特点及应用 ⑴ 氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。 ⑵ 疲劳强度高。由于表面存在压应力。 氮化层组织 38CrMoAl氮化层硬度 ⑶工件变形小。原因是氮化温度低，氮化后不需进行热处理。 ⑷ 耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。 氮化的缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。 用于耐磨性及精度均要求很高的零件，或要求耐热、耐磨及耐蚀的零件。如仪表的小轴、轻载齿轮及重要的曲轴等。 3、分级淬火法 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。 可减少内应力 用于小尺寸工件。 4、等温淬火法 将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小。 适用于形状复杂及要求较高的小型件。 五、钢的淬透性 淬透性是钢的主要热处理性能。 是选材和制 订热处理工 艺的重要依 据之一。 1.淬透性的概念 M量和硬度随深度的变化 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M + 50%P)的深度。 淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力。 2.影响淬透性的因素 钢的淬透性取决于临界冷却速 度Vk， Vk越小，淬透性越高。 而Vk取决于C曲线的位置，C 　曲线越靠右，Vk越小。 因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素。 除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高； 奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。 3.淬透性的测定及其表示方法 1）淬透性的测定常用末端淬火法 末端淬火法示意图 即用 表示，J 表示末端淬透性，d 表示 2）淬透性的表示方法 ⑴ 用淬透性曲线表示 半马氏体区到水冷端的距离, HRC为半马氏体区的硬度。 ⑵ 用临界淬透直径表示 临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0表示。 D0与介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。 只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较，如45