金属热处理及表面改性课件.pptVIP

*(2)固體滲碳法將工件埋入滲劑中，裝箱密封後在高溫下加熱滲碳。滲劑為木炭。特點：操作簡單；但滲速慢，勞動條件差。*(3)真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空後通入滲碳氣體，加熱滲碳。優點：表面品質好，滲碳速度快。真空滲碳爐*滲碳工藝參數：滲碳溫度一般為900~950℃，使鋼完全奧氏體化，被工件表面吸附的活性碳原子溶入奧氏體，並由表及裏進行擴散，獲得一定厚度的滲層。滲碳的保持時間：可根據滲層深度要求確定，一般可按每小時完成0.1~0.15mm的滲層深度來估算。氣體滲碳典型工藝曲線*滲碳層成分、組織和厚度：低碳鋼滲碳後，表層含碳量可達過共析成分(0.85%~1.05%)，由表往裏碳濃度逐漸降低，直至滲碳鋼的原始成分。滲碳層深度一般是從表面向內至碳品質分數規定處(一般為Wc=0.4%)的垂直距離，工件的滲碳層深度取決於工件的尺寸和工作條件，一般為0.5~2.5mm。低碳鋼滲碳緩冷後的顯微組織滲碳層厚度δ*過共析層共析層亞共析過渡層心部原始組織低碳鋼滲碳緩冷後的顯微組織滲碳緩冷後組織：表層為P+網狀Fe3CⅡ，心部為F+P，中間為過渡區。**滲碳件用鋼：一般採用碳品質分數為0.1~0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi等。可使滲碳件表面高硬度、耐磨，心部高強韌性、承受較大衝擊。滲碳後的熱處理：滲碳後必須經淬火+低溫回火後才能滿足使用性能的要求。一般採用淬火+低溫回火，回火溫度為160~180℃。淬火方法：預冷直接淬火：對於碳鋼，預冷溫度應在Ar1~Ar3之間。對於多數合金鋼，通常預冷溫度在820~850℃之間。一次淬火法：一般合金滲碳鋼，常採用稍高於Ac3的溫度(820~860℃)加熱淬火。*a)直接淬火法b)一次淬火法c)二次淬火法零件淬火後出爐空冷(緩冷)，再加熱，淬火，再回火。緩冷目的是避免Fe3C沿晶界呈網狀析出，為重新加熱作準備。*二次淬火法：滲碳緩冷後，第一次加熱溫度為Ac3+30~50℃，細化心部組織；第二次加熱溫度為Ac1+30~50℃，細化表層組織。20CrMnTi鋼的滲碳淬火工藝*回火：滲碳件淬火後尚需進行低溫回火，回火溫度通常為160~180℃。此時組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)心部：M回+F(淬透時)20鋼4%硝酸酒精500×930℃氣體滲碳8小時，930℃加熱淬火心部組織照片：低碳馬氏體+未溶鐵素體20鋼4%硝酸酒精500×930℃氣體滲碳8小時，直接淬火表層組織照片：馬氏體+碳化物(白色顆粒)+殘餘A*2、滲氮（氮化）概念：滲氮是在一定溫度下於一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。方法主要有氣體滲氮和離子滲氮等。井式氣體氮化爐離子氮化爐*(1)氣體滲氮法滲氮溫度一般為500~560℃，時間一般為30~50小時，採用氨氣(NH3)作滲氮介質。氨氣在450℃以上溫度時即發生分解，產生活性氮原子。2NH3→3H2+2[N]活性氮原子被工件表面吸附後，首先形成氮在?-Fe中的固溶體，當含氮量超過?-Fe的溶解度時，便形成氮化物(Fe4N、Fe2N)。氮還與許多合金元素形成彌散的氮化物，如AlN、CrN、Mo2N等，這些合金氮化物具有高的硬度和耐磨性，同時具有高的耐腐蝕性。*(2)離子滲氮法又稱輝光滲氮，是利用輝光放電原理進行的。把金屬工件作為陰極放入含氮介質的負壓容器中，通電後介質中的氮、氫原子被電離，在陰陽極之間形成等離子區，在強電場作用下，氮和氫的正離子以高速向工件表面轟擊，離子的高動能轉變為熱能，加熱工件表面至所需溫度。由於離子的轟擊，工件表面產生原子濺射，同時由於吸附和擴散作用，氮遂滲入工件表面。離子滲氮最重要的特點之一是可以通過控制滲氮氣氛的組成、氣壓、電參數、溫度等因素來控制表面化合物層(俗稱白亮層)的結構和擴散層組織，從而滿足零件的服役條件和對性能的要求。*38CrMoAl等含有Cr、Mo、Al等合金元素的鋼是最常用的滲氮鋼。由於氣體滲氮工藝週期很長，因此發展了快速滲氮方法如鹵化物催化滲氮、高頻感應加熱滲氮等。鋼的氮化組織表層心部Fe2-3N**滲氮的特點：(1)滲氮件表面硬度可高達1000~2000HV(相當於65~72HRC)。並可保持到560~600℃而不降低。(2)由於表面存在壓應力，疲勞強度高。(3)工件變形小。因為滲氮溫度低，滲氮後不需進行熱處理。(4)耐腐蝕性好。由於滲氮後表面形成緻密的氮化物薄膜