1、 表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。理方法?；鹧婕訜岜砻娲慊鸹鹧婕訜岜砻娲慊鸶袘訜岜砻娲慊鸶袘訜岜砻娲慊?表面淬火的加熱方法表面淬火的加熱方法: : 火焰、感應、電接觸加熱等?；鹧妗⒏袘?、電接觸加熱等。1 1）0.4-0.5%C0.4-0.5%C的中碳鋼。的中碳鋼。 含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。含碳量過低，則表面硬度、耐磨性下降。 含碳量過高，心部韌性下降；含碳量過高，心部韌性下降；2 2）鑄鐵）鑄

2、鐵：提高其表面耐磨性。提高其表面耐磨性。機床導軌表面淬火機床導軌表面淬火表面淬火齒輪表面淬火齒輪 對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。 調(diào)質(zhì)用于要求高的重要零件，調(diào)質(zhì)用于要求高的重要零件， 正火用于要求不高的普通零件。正火用于要求不高的普通零件。 為表面淬火作組織準備；為表面淬火作組織準備； 獲得最終的心部組織。獲得最終的心部組織。 采用低溫回火，溫度不高于采用低溫回火，溫度不高于200200?；鼗鹉康模航档蛢?nèi)應力，保留淬火高硬度、耐磨性?；鼗鹉康模航档蛢?nèi)應力，保留淬火高硬度、耐磨性。表層組織為表層組織為M M回回，心部為，心部為S S回回( (調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)) )或或F+S(F+S(正

3、火正火) )。 特點：特點：1 1）設(shè)備簡單）設(shè)備簡單, , 操作方便操作方便, , 成本低；成本低；2 2）淬火質(zhì)量不穩(wěn)定；）淬火質(zhì)量不穩(wěn)定；3 3）適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。）適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。 以高溫火焰為熱源的一種表面淬火以高溫火焰為熱源的一種表面淬火法，淬硬層深度一般為法，淬硬層深度一般為2 26mm6mm。感應加熱表面淬火原理圖感應加熱表面淬火原理圖 交變電流在工件表面產(chǎn)生感應電流，形成交變電流在工件表面產(chǎn)生感應電流，形成“渦流渦流”，使工件表面，使工件表面迅速加熱的方法。迅速加熱的方法。渦流的集膚效應與交流電頻率有關(guān)渦流的集膚效應與交流電頻率有關(guān)淬硬層深度

4、淬硬層深度( () )與電流頻率與電流頻率( ( f f ) )的關(guān)系的關(guān)系: :熱態(tài)熱態(tài)=500500f f（淬火熱態(tài)，（淬火熱態(tài)，800800C C）冷態(tài)冷態(tài)=2020f f（室溫，（室溫，2020C C） 交流電頻率越高，渦流深度越淺，工件的交流電頻率越高，渦流深度越淺，工件的淬透層深度就越小。淬透層深度就越小。 采用電子管或高頻設(shè)備，常用頻率：采用電子管或高頻設(shè)備，常用頻率：200200300KHz300KHz，淬硬層，淬硬層深度為深度為0.50.52mm2mm，適用于小直徑軸類和小模數(shù)齒輪的淬火。，適用于小直徑軸類和小模數(shù)齒輪的淬火。 采用中頻發(fā)電機組或可控硅變頻器，常用頻率：采用中

5、頻發(fā)電機組或可控硅變頻器，常用頻率：2.52.510KHz10KHz。淬硬層深度為淬硬層深度為2 28mm8mm，適用于較大直徑的軸和齒輪的淬火。，適用于較大直徑的軸和齒輪的淬火。 采用工頻發(fā)電機，常用頻率為采用工頻發(fā)電機，常用頻率為50Hz50Hz，淬硬層深度為，淬硬層深度為101015mm15mm，適，適用于大直徑軸類的淬火，直徑一般在用于大直徑軸類的淬火，直徑一般在300mm300mm以上，如軋輥、火以上，如軋輥、火車輪等車輪等。 加熱速度極快，溫度高于一般淬火溫度；加熱速度極快，溫度高于一般淬火溫度； 奧氏體晶粒不易長大，工件表層易得到細小的隱晶奧氏體晶粒不易長大，工件表層易得到細小的

6、隱晶 馬氏體；馬氏體； 工件表層存在殘余壓應力，疲勞強度較高；工件表層存在殘余壓應力，疲勞強度較高； 工件表面質(zhì)量好；不易氧化、脫碳、心部組織無變工件表面質(zhì)量好；不易氧化、脫碳、心部組織無變 化，變形小?；?，變形小。 生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機械化、自動化。淬硬層深生產(chǎn)效率高，便于實現(xiàn)機械化、自動化。淬硬層深 度也易于控制。但設(shè)備貴，維修調(diào)整困難，不適用度也易于控制。但設(shè)備貴，維修調(diào)整困難，不適用 單件生產(chǎn)。單件生產(chǎn)。 化學熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性化學熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織原子滲入工件表層從而改變工

7、件表層化學成分和組織, ,進而改變其進而改變其性能的熱處理工藝。性能的熱處理工藝。與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變與表面淬火相比，化學熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變 其化學成分。其化學成分?；瘜W熱處理是獲得表層硬度高、心部韌性好的方法之一。化學熱處理是獲得表層硬度高、心部韌性好的方法之一。根據(jù)滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮等。根據(jù)滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮等。 可控氣氛滲碳爐可控氣氛滲碳爐滲碳回火爐滲碳回火爐 分解的同時釋放出活性原子。分解的同時釋放出活性原子。 如：滲碳如：滲碳 2COCO2COCO2 2+C+C 氮化氮化 2NH2NH3

8、 33H3H2 2+2N+2N 活性原子向固溶體溶解或與鋼中活性原子向固溶體溶解或與鋼中 某些元素形成化合物。某些元素形成化合物。氮化擴散層氮化擴散層 提高工件表面硬度、耐磨提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性。心部良好的韌性。含含0.10.10.25%C0.25%C的低碳鋼或低碳合金鋼的低碳鋼或低碳合金鋼。 滲碳后的機車從動齒輪滲碳后的機車從動齒輪 滲碳是將低碳鋼置于滲碳介質(zhì)中，加熱至滲碳是將低碳鋼置于滲碳介質(zhì)中，加熱至900900950950C C保溫，保溫，使碳原子滲入工件表層的熱處理工藝，使碳原子滲入工件表層的熱處理工藝，氣體滲碳氣體滲碳固體

9、滲碳固體滲碳 將工件置于密封的氣體滲碳爐內(nèi)，通入滲碳劑并加熱到將工件置于密封的氣體滲碳爐內(nèi)，通入滲碳劑并加熱到900900950950，使鋼在氣體滲碳劑中進行滲碳。，使鋼在氣體滲碳劑中進行滲碳。CHCH4 44H4H +C+CCOCO2 22CO2CO+C+CCOCO+H+H2 2H H2 2O O +C+C 含碳氣體分解產(chǎn)生含碳氣體分解產(chǎn)生COCO、COCO2 2、CHCH4 4、H H2 2等等混合氣氛，通過反應產(chǎn)生活性碳原子混合氣氛，通過反應產(chǎn)生活性碳原子CC。形成形成0.50.52mm2mm的滲碳層的滲碳層 氣體滲碳易實現(xiàn)機械化，滲碳質(zhì)量氣體滲碳易實現(xiàn)機械化，滲碳質(zhì)量容易控制。容易控制

10、。 將工件和固體滲碳劑裝入滲碳箱中，用蓋子和耐火泥封好，將工件和固體滲碳劑裝入滲碳箱中，用蓋子和耐火泥封好，然后放在爐中加熱至然后放在爐中加熱至900900950950，保溫足夠長時間，得到，保溫足夠長時間，得到一定厚度的滲碳層。一定厚度的滲碳層。 零件零件滲碳劑滲碳劑試棒試棒蓋蓋泥封泥封滲碳箱滲碳箱 固體滲碳劑通常由木炭與催滲劑（固體滲碳劑通常由木炭與催滲劑（BaCOBaCO3 3或或NaNa2 2COCO3 3）組成）組成 BaCOBaCO3 3BaO BaO +COCO2 2COCO2 2 +C C（木炭木炭）2CO2CO2CO2COCOCO2 2 +CC（滲入鋼中滲入鋼中）反應如下：反

11、應如下：與氣體滲碳相比，因體滲碳生產(chǎn)率低，質(zhì)量不易控制。與氣體滲碳相比，因體滲碳生產(chǎn)率低，質(zhì)量不易控制。固體滲碳設(shè)備簡單，投資少，容易實現(xiàn)，常件小批量生產(chǎn)。固體滲碳設(shè)備簡單，投資少，容易實現(xiàn)，常件小批量生產(chǎn)。滲碳層一面的含碳量在滲碳層一面的含碳量在0.850.851.05%1.05%范圍內(nèi)范圍內(nèi)滲碳后的組織：滲碳后的組織：過共析組織過共析組織 共析組織共析組織 亞共析組織亞共析組織 原始組織原始組織滲碳后的組織示意圖滲碳后的組織示意圖 直接淬火法：操作簡單，成本低，生產(chǎn)率高，僅用于本質(zhì)細晶直接淬火法：操作簡單，成本低，生產(chǎn)率高，僅用于本質(zhì)細晶 粒鋼或性能要求不高的零件。粒鋼或性能要求不高的零件

12、。 一次淬火法：心部組織可細化，適用于本質(zhì)細晶粒鋼，較重要一次淬火法：心部組織可細化，適用于本質(zhì)細晶粒鋼，較重要 的零件。的零件。 該工藝復雜、成本高、效率低、變該工藝復雜、成本高、效率低、變形大，僅用于要求表面高耐磨性和心形大，僅用于要求表面高耐磨性和心部高韌性的重要零件部高韌性的重要零件 第一次淬火加熱至心部的第一次淬火加熱至心部的AcAc3 3以上以上30305050C C，目的是細化心部組織，目的是細化心部組織，同時消除表層的網(wǎng)狀碳化物。同時消除表層的網(wǎng)狀碳化物。 二次淬火加熱至表面的二次淬火加熱至表面的AcAc1 1以上以上30305050C C ，使?jié)B層獲得細小粒狀碳，使?jié)B層獲得細

13、小粒狀碳化物和隱晶馬氏體，以保證獲得高強度和高耐磨性?；锖碗[晶馬氏體，以保證獲得高強度和高耐磨性。溫度/C表層：高碳回火馬氏體碳化物殘余奧氏體，表層：高碳回火馬氏體碳化物殘余奧氏體，585864HRC64HRC心部：鐵素體屈氏體低碳回火馬氏體，心部：鐵素體屈氏體低碳回火馬氏體， 303045HRC45HRC 滲氮是將氮元素滲入工件表層的化學熱處理方法，主要有氣體滲氮是將氮元素滲入工件表層的化學熱處理方法，主要有氣體滲氮和離子滲氮。滲氮和離子滲氮。 將氮化零件置于專用的爐內(nèi)，并通人氨氣，加熱后氨氣產(chǎn)生將氮化零件置于專用的爐內(nèi)，并通人氨氣，加熱后氨氣產(chǎn)生 如下反應產(chǎn)生活性氮原子。如下反應產(chǎn)生活性

14、氮原子。 2NH2NH3 33H3H2 2+2N +2N 氮化處理溫度約為氮化處理溫度約為500500570570，活性氮原子，活性氮原子被鋼件表層吸收，并與合金元素形成各種氮化被鋼件表層吸收，并與合金元素形成各種氮化物，保溫物，保溫20h20h50h50h，可獲得，可獲得0.30.30.5mm0.5mm的氮化的氮化層。氮化層呈白亮色。層。氮化層呈白亮色。氮化層組織氮化層組織 氮化件表面硬度高（氮化件表面硬度高（1000-1200HV1000-1200HV），耐磨性高。），耐磨性高。 表面存在壓應力，疲勞強度高。表面存在壓應力，疲勞強度高。 氮化溫度低，氮化后不需進行氮化溫度低，氮化后不需進行

15、 熱處理。工件變形小。熱處理。工件變形小。經(jīng)氮化的縫紉機零件經(jīng)氮化的縫紉機零件經(jīng)氮化的機車曲軸經(jīng)氮化的機車曲軸工藝復雜，成本高，工藝復雜，成本高， 氮化層薄。氮化層薄。 表層形成的氮化物化學穩(wěn)定性高。表層形成的氮化物化學穩(wěn)定性高。 耐蝕性好。耐蝕性好。 是指鋼在淬火時獲得馬氏體是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。其大小是用規(guī)定條件下獲得的能力。其大小是用規(guī)定條件下獲得的的來表示。來表示。 是指由工件表面到半馬氏是指由工件表面到半馬氏體區(qū)體區(qū)(50%M + 50%(50%M + 50%非非M)M)的深度。的深度。心部、表層組織與冷卻速度的關(guān)系心部、表層組織與冷卻速度的關(guān)系淬火件的組織與硬度沿截面的分

16、布淬火件的組織與硬度沿截面的分布 淬透性是在規(guī)定條件下測定的，反映了鋼材的一種固有的屬性。淬透性是在規(guī)定條件下測定的，反映了鋼材的一種固有的屬性。 實際工件的淬透層深度，除取決于鋼的淬透性外，還與工件尺寸、實際工件的淬透層深度，除取決于鋼的淬透性外，還與工件尺寸、 冷卻速度等因素有關(guān)。冷卻速度等因素有關(guān)。淬透性不同的鋼力學性能的分布淬透性不同的鋼力學性能的分布 鋼的淬透性好，整個截面都為鋼的淬透性好，整個截面都為M M， 回火后得到均勻一致的力學性能?；鼗鸷蟮玫骄鶆蛞恢碌牧W性能。 鋼的淬透性差，淬火后只有表層鋼的淬透性差，淬火后只有表層 為為M M，回火后表層與心部的性能相，回火后表層與心部

17、的性能相 差較大。差較大。鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度( (V Vc c），）， V Vc c 越小，淬透性越高。越小，淬透性越高。V Vc c 取決于取決于C C曲線的位置，曲線的位置，C C 曲線越靠右，曲線越靠右， V Vc c 越小。越小。1 1）含碳量的影響：隨）含碳量的影響：隨C%C%增加，亞共析鋼淬透性增大，過共析鋼淬透性增加，亞共析鋼淬透性增大，過共析鋼淬透性下降，共析鋼的淬透性最好。下降，共析鋼的淬透性最好。2 2）合金元素的影響：除）合金元素的影響：除CoCo、AlAl外，所有合金元素均提高淬透性。外，所有合金元素均提高淬透性。3 3）奧氏體化條件的影響：）奧氏體化條件