第四章表面淬火101.pptVIP

主要内容 1、表面淬火目的 2、表面淬火基本条件 3、快速加热时组织转变特点及 组织结构与性能关系 4、几种表面淬火方法 §4-1：表面淬火目的及分类 一、表面淬火目的 在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而心部仍保持表面淬火前的组织状态（调质或正火状态）以获得表面层硬而耐磨，心部又有足够塑性、韧性的工件。 §4-2：表面淬火工艺原理 一、钢在非平衡加热时的相变特点 1、对相变临界点的影响 （1）提高加热速度将使Ac3、Accm线升高。当速度大于200℃/s时，变化趋于平缓。 （2）加热速度对Ac1S开始点影响不大，但对Ac1f点有明显的影响，随着加热速度的提高， Ac1f点显著提高。原始组织愈不均匀，Ac1f形成温度提高愈多。 实验表明： ●在工件直径一定的情况下，随着硬化层深度的增厚，表面残余压应力先增大，达到一定值后，继续增加硬化层厚度，表面残余压应力反而减少。 ●残余应力与沿硬化层深度的硬度分布有关。过渡区硬度降落愈陡，表面压应力虽较大，但紧靠过渡区的张应力峰值也最大；过渡区硬度降得愈平缓，过渡区愈宽，张应力峰值内移且减少，表面的残余压应力也减少。 ●残余应力的分布和钢中的含碳量有关。含碳量愈高，残余压应力愈大 §4-3：表面淬火方法 一、感应加热表面淬火 工件在交变磁场作用下产生了较高的感应电势并在表面形成涡流，利用感应电流在零件表面产生的热效应而使零件加热称为感应加热；将感应加热后的零件快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。 生产上可简化为： ▲ 20℃时 冷态电流透入深度 ▲ 800 ℃时 热态电流透入深度 ▲可见，频率愈高，电流透入深度愈浅；频率不变时，温度超过居里点以后，电流透入深度显著增加。 （C） 热传导 透入式加热与传导式加热相比较有如下特点： ●表面的温度超过A2点以后，最大密度的涡流移向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热； ●加热迅速，热损失小，热效率高； ●热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高 （2）淬火加热温度和方式的选择 淬火加热温度应根据材料原始组织、零件的要求来确定；一般比普通淬火温度高30～200℃加热。 ◆常用的加热方式有两种： 同时加热法 连续加热法 二、火焰加热表面淬火（flame hardening) 火焰加热表面淬火的优点： （1）设备简单、使用方便、成本低； （2）不受工件大小限制，可灵活移动使用； （3）淬火后表面清洁，无氧化脱碳现象，变形小。 缺点： （1）表面易过热； （2）难以得到小于2mm的淬硬层深度； （3）所采用的混合气体有爆炸危险 三、激光热处理 1、激光热处理基本原理 为解决吸收率低的问题，可在需硬化表面涂敷一层能吸收远红外线的涂层，这种工艺叫“表面黑化”处理。 2、激光热处理工艺 由于激光束光斑尺寸很小，工件表面淬火时必须靠激光束在淬火工件表面的扫描运动来实现，目前扫描有三种方法： （1）散焦激光束单程扫描；（2）散焦激光束交叠扫描；（3）摆动激光束加热。 ▲感应圈尺寸的确定 感应圈管壁厚度应略大于高频电流穿透厚度。 4、感应加热时的驱流和屏蔽 ▲导磁体的驱流作用：在感应圈上卡上导磁体后，磁力线走向发生变化，即由原来圆环效应作用电流沿着圆环内侧流过变为沿着导磁体缺口流动。 高频导磁体用铁淦氧制成；中频采用硅钢片叠成。 ▲屏蔽方法：铜环屏蔽；磁短路 5、高频装置的工作原理 电子管变频装置 ●升压变压器：将50HZ、380V电升到高压10KV ●直流整流：将高压工频电流(50HZ)整流为高压直流6.7－ 13.5KV ●变频装置：电子管自激振荡器将直流电变换为高频或超音频交流电流(即高压高频)。 ●淬火变压器：将高压高频电流变换为低压高频（1000V） ●感应线圈： * * 例一：有一个φ20×700mm的轴，材料为45钢，要求表面具有较高的耐磨性（50～55HRC），沿轴方向尺寸变形不能超过1mm，采用淬火能否达到要求？不能怎么办？ 例二：有一45钢制的φ200mm齿轮，要求表面硬度为48～55HRC，齿轮承受较大载荷且具有较好接触疲劳性能。如何处理？采用整体淬火，整个齿部都会淬硬，使用过程中易发生脆断，怎么办？ ● 表面淬火作为强化金属零件的手段之一，具有以下特点： 1、经表面处理零件不仅提高表面硬度和耐磨性，而且与适当预先处理的心部组织相结合，可以获得高的疲劳强度和强韧性。 2、表面淬