14版-5钢的热处理-3教学教案.ppt

第5章 钢的热处理;Contents;5.4 钢铁材料的表面热处理;心部：硬度低 韧性高;表面和心部性能要求不同的零件实例; 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都有不能满足其要求。;解决思路：;5.4.1 钢的表面淬火;感应加热表面淬火示意图;感应加热分为： ① 高频感应加热 频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm;感应加热 induction heating;感应加热自动生产过程;高 频 感 应 淬 火;表面淬火用钢;常用牌号：35、40、45、50；40Cr、40MnB等。;锻造;工艺路线： 零件：工件整体退火+调质―局部表面淬火、低温回火 组织：心部P+F，S回 HRC25 表面M回+A’少 HRC60 目的：保证心部强韧性――表面M强化――改善韧性;工艺特点： ① 加热速度快，时间短 表层为极细的隐晶M → 硬度高、脆性低 σ-1↑ ② 变形小，不易氧化脱碳 ③ 易机械化、自动化 ④ 设备价贵，维修调整困难;适用于：需淬硬层薄的中、小零件 多用于：中碳钢、中碳合金钢;各种感应器;火焰加热 flame induction;特点：操作简便设备简单，成本低，灵活性大；加热温度不易控制，淬火质量不稳定；主要用于单件、小批量生产的大型零件。;火焰加热表面淬火;5.4.2 钢的化学热处理;渗碳原理：钢件表面化学成分改变，依赖于介质中的活性元素在钢中的扩散。主要有：介质的分解、钢件表面的吸收、渗入元素向钢件内扩散达到一定深度。;渗碳用钢：低碳钢，含碳量低保证心部足够的塑韧性，并且有利于碳的渗入，提高表层含碳量，一般达到过共析钢的范围。渗碳钢一般应防止晶粒长大。 常用牌号：15、20、20CrMnTi，20Cr等。;20钢920℃渗碳后退火;20钢920℃渗碳 + 860℃淬火组织;齿顶次层组织：针状M+A残余;渗碳层的表面碳的质量分数最好在0.85%～1.05%范围内 ;渗碳件的热处理 ;渗碳零件的一般工艺路线为：;表面淬火与渗碳组织、性能比较;渗碳零件工艺路线（汽车变速齿轮，20） 锻造 → 正火 → 机加工 → 齿面渗碳 淬火+低温回火 → 磨削 S或F M回+A’少+Cm未溶 HB200 HRC60 以上 表面淬火工艺路线（曲轴，45） 锻→退火→ 机加工→整体调质 →轴颈表面淬火+低回 → 磨 F+P S??? M回+A’少 Hb200 HRC25 HRC60 ;渗碳工艺优点：表面硬度高、耐磨性好，表面压应力状态，疲劳强度高。 渗碳工艺缺点：加热温度高，晶粒易于粗化。 所以发展碳氮共渗等工艺。;在一定温度（一般在Ac1）下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。其目的在于提高工件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐腐蚀和热硬性。;45 钢 渗 硼 组 织;5.4.3 其他表面处理工艺;各种镀件;所谓金属着色就是在金属表面形成一层很薄的、有化学耐腐蚀的基体金属化合物。经过抛光，这一薄层则显示出平滑和富有光泽。热碱中着色，颜色发蓝，称为发蓝。用硝酸、氧化铁和硫酸铜进行的发黑处理称为发黑。;以某种热源将喷涂材料（线材或粉材）加热，受热的材料形成熔融或半熔融状态的微粒，这些微粒以压缩空气为动力以一定的速度冲击并沉积在基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。 热喷涂的特点：工艺灵活，热喷涂施工对象可以大到铁塔或桥梁，小到10毫米的内孔；可以是整体也可以是局部；可在真空下进行也可以室外作业。适应性强，涂层和基体材料非常广泛。可用作涂层材料的有金属及合金、塑料、陶瓷及复合材料等。被喷涂的工件可以是金属也可以是非金属材料。生产效率高，一般生产效率可达每小时数千克，有的工艺方法可达每小时50千克以上。 根据不同的热源，可分为燃烧法和电热法。前者包括燃烧火焰喷涂、爆炸喷涂及高速火焰喷涂（HVOF）；后者包括电弧喷涂及等离子喷涂。;热喷涂过程三部曲喷涂材料的溶化、雾化和涂层的形成。;喷涂工艺对涂层产生重要影响的是喷涂过程即溶滴冲击基体表面时的温度和溶滴冲击表面的速度。;等离子热喷涂过程;喷涂材料的范围很广，可以是金属及其合金，自熔合金粉末，塑料、陶瓷材料和复合材料等。;LSQD8型拉式电弧喷涂机 ;喷射粒子;热喷涂作业;热喷涂作业;热喷涂工件;电极轴（铜）隔离部等离子陶瓷热喷涂（耐摩损） ;HVOF喷涂技术 High velocity oxy fuel HVIF喷涂技术 High Velocity Impact Fusion 高速冲击熔化。