《汽车工程材料》教案-金属材料的热处理-渗碳与表面化学热处理.pdfVIP

金属材料的热处理

一一表面化学热处理渗（碳技术）

主要教学步骤和教学内容

★课程回顾：（5min）

1、表面处理的作用分类；

2、火焰表面淬火原理及应用；

3、感应表面淬火原理及应用。

★课程导入：5（min）

1、表面化学热处理的目的是什么？有何作用？

2、渗碳和渗氮的工艺有何不一样？各自的应用特点有何区别？

（观看录像视频，提出问题，学生思考并回答）

★新课讲授：（70min）

一、表面化学热处理的定义及原理

表面化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中，使一种或几种元

素渗入工件表面，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的种类很

多，一般都以渗入的元素来命名，常用的化学热处理方法有：渗碳、渗氮、碳入的元、

渗硫、硫氮共渗、渗硼等。

无论是哪一种化学热处理，活性原子渗入工件表面都包括分解一吸收一扩散三个基

本过程。

表面化学热处理的作用主要有以下两个方面：

I（）强化工件表面：提高工件表层的力学性能

2（）保护工件表面：改善工件表层的物理、化学性能，如耐高温及耐腐蚀性等。

二、渗碳技术

渗碳是将零件放在渗碳介质中，加热到奥氏体状态（一般在850750。），并保温足

够长的时间，使碳原子渗入工件表层，从而使工件表面具有高硬度和耐磨性的一种化学

热处理工艺。

碳原子渗入冬件可以使冬件表面获得高的硬度、耐磨性疲劳强度，而心部仍保持

一定的强度和较高的韧性。生产上所采用的渗碳深度一般在0.5〜2.5mm范围内。

1.固体渗碳

固体渗碳是将工件置于填满木炭9（0%）和碳酸钢CO3（10%）的渗碳箱内进

行的，如图所示。其中木炭是渗碳剂，碳酸钢是催渗剂，主要是起促进渗碳作用。

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固体渗碳

固体渗碳的优点为：①设备简单，不需要专用电炉，成本低，一般中小型工厂都能

进行；②操作比较简单，技术性不强：③渗碳剂容易购买；④适用范围较广，而且特别

适合于有盲孔及小孔工件的渗碳。它的主要缺点是:①动条件差，动强度较大；②

生产周期长，渗碳质量差，渗碳不均匀，而且渗碳后不易于直接淬火。

（观看固体渗碳录像视频，一边讲解原理与过程）

2.气体渗碳

气体渗碳是指零件在气体碳剂中进行渗碳的工艺。常用的气体渗碳剂有两类：一类

是碳氢化合物液体，如煤油、乙醇（酒精）、丙酮等，把它们滴入渗碳炉内，首先汽化

为气体，然后在高温下分解出活性碳原子；另一类气体渗碳剂是气体，如天然气、液化

石油等。

井式气体渗碳炉

国内应用最广的气体渗碳方法是滴注式气体渗碳，将工件置于密封的加热炉中.洒

入煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有机液体，这些渗碳剂在炉中形成含，2,CH、CO和少

量CO?的渗碳气氛，使钢件在高温下与气体介质发生渗碳反应。

气体渗碳工艺：气体渗碳大多在井式气体渗碳炉中进行。渗剂可直接滴入通（入）

炉中。下图所示为一种井式炉气体渗碳典型工艺曲线。渗碳过程一般分为排气、强渗、

扩散、降温四个阶段。

气体渗碳典型工艺曲线

（观看所体渗碳录像视频，一边讲解原理与过程）

气体渗碳的应用特点：气体渗碳不但弥补了固体渗碳的一些不足之处，而且具有加

热时间短，