选原料——锻造——预先热处理（退火与正火）--机械加工.pptVIP

二、化学热处理 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。常用的化学热处理有渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。还有渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。 目前生产中最常用的化学热处理工艺是渗碳、氮化和氰化，下面分别讨论如下。1．渗碳渗碳就是将低碳钢放入高碳介质中加热、保温，以获得高碳表层的化学热处理工艺。渗碳的主要目的是提高零件表层的含碳量，以便大大提高表层硬度，增强零件的抗磨损能力，同时保持心部的良好韧性。与表面淬火相比，渗碳主要用于那些对表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲击载荷的零件。渗碳用钢为低碳钢及低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。含碳量提高，将降低工件心部的韧性。 （1）渗碳方法根据使用时渗碳剂的不同状态，渗碳方法可以分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种，常用的是前两种，尤其是气体渗碳。a）气体渗碳是将工件置于密封的气体渗碳炉内，加热到900℃以上（一般900℃~950℃），使钢奥氏体化，向炉内滴入易分解的有机液体（如煤油、苯、甲醇、醋酸乙酯等），或直接通入渗碳气氛通过在钢的表面上发生反应，形成活性碳原子。反应如下：  b）固体渗碳是将工件和固体渗碳剂装入渗碳箱中，用盖子和耐火泥封好，然后放在炉中加热至900℃～950℃，保温足够长时间，得到一定厚度的渗碳层。固体渗碳剂通常是一定粒度的木炭与15%～20%的碳酸盐（BaCO3或Na2CO3）的混合物。木炭提供渗碳所需要的活性炭原子，碳酸盐起催化作用，反应如下：  （2）渗碳工艺及组织渗碳处理的工艺参数是渗碳温度和渗碳时间。由于奥氏体的溶碳能力较大，因此渗碳温度必须高于Ac3温度。加热温度越高，则渗碳速度越快，渗碳层越厚，生产率也越高。但为了避免奥氏体晶粒过分长大，所以渗碳温度不能太高，通常为900℃～950℃。在温度一定的情况下，渗碳时间取决于渗碳层的厚度。 （3）渗碳后的热处理渗碳工艺的加热温度高，时间较长，还需淬火才能达到硬度要求，所以钢渗碳以后必须进行热处理才能达到预期目的。如汽车、机车、矿山机械、起重机械等用的大量传动齿轮都采用渗碳热处理工艺提高其耐磨损性能。渗碳件的热处理方法有三种，如图6-21所示。 ? （a）预冷直接淬火法 （b）预冷一次淬火法 （c）预冷二次淬火法图6-21 渗碳后热处理工艺 2．渗氮（氮化）渗氮工艺又叫氮化。它的主要目的是提高零件表层含氮量以增强表面硬度和耐磨性、提高疲劳强度和抗蚀性。（1）氮化工艺a）气体氮化。b）离子氮化。 与气体氮化相比，离子氮化的特点是处理周期短，仅为气体氮化的1/3～1/4（例如38CrMoAl钢，氮化层深度若达到0.35～0.7mm，气体氮化一般需70小时，而离子氮化仅需15～20小时），零件的表面不易形成连续的白色脆性层。（2）氮化后的组织和性能氮化后零件表面硬度比渗碳的还高，耐磨损性能很好，同时渗层一般处于压应力，疲劳强度高，但脆性较大。氮化层还具有一定的抗蚀性能。氮化后零件变形很小，通常毋需再加工，也不必再热处理强化。适合于要求处理精度高、冲击载荷小、抗磨损能力强的零件，如一些精密零件、精密齿轮都可用氮化工艺处理。 3．碳氮共渗 碳氮共渗是同时向零件渗入C、N两种元素的化学热处理工艺，也称为氰化处理。氰化主要有液体氰化和气体氰化两种。液体氰化有毒，污染环境，劳动条件差，已很少应用。气体氰化包括高温氰化和低温氰化两种。 4．其它化学热处理 在约900℃左右采用固体或液体方式向钢渗入硼（B）元素，钢表面形成几百微米厚以上的Fe2B或FeB化合物层，其硬度较氮化的还要高，一般为1300HV以上，有的高达1800HV，抗磨损能力很高。渗铬、渗钒等渗金属后，钢表层一般形成一层碳的金属化合物，如Cr7C3、V4C3等，硬度很高，如渗钒后硬度可高达1800－2000HV，适合于工具、模具增强抗磨损能力。 （3）快速深层氮化新工艺近年来发展出来一种快速深层氮化的新工艺，它是利用离子氮化的轰击效应和快速扩散的作用提高氮化速度。它采用周期性渗氮和时效的方法，可以大大提高渗氮速度和渗氮层深。如25Cr2MoVA钢渗氮10小时，离子氮化渗氮层深只有0.4mm，而快速深层氮化层深达到1mm，且性能也得到提高。 * 第三节 钢的退火与正火 机器零件和工具一般要经过的加工过程： 选原料——锻造——预先热处理（退火和正火）--机械加工——最后热处理