第十章淬火應力與畸變、開裂嚴重缺陷：變形和開裂淬火應力：工件在淬火冷卻時，因不同部位存在溫差及組織轉變不同步而產生的應力。工件內部變化不同步。內部變化包括：熱脹冷縮和組織轉變。本質上是體積變化不同步。熱脹冷縮→熱應力，組織轉變→相變應力。第一節(jié)淬火應力—熱應力熱應力：工件加熱或冷卻時，由于不同部位出現(xiàn)溫差而導致不同步、不均勻的熱脹或冷縮所產生的應力。第一節(jié)淬火應力—熱應力熱應力變化規(guī)律冷卻初期，心部承受負向力(－/壓力)，表面承受正向力(＋/拉力)。冷卻中期，心部承受負向力(－/壓力)減小，表面承受正向力(＋/拉力)減小。冷卻后期，心部承受正向力(＋/拉力)，表面承受負向力(－/壓力)。冷卻至室溫，表面與心部間存在一定的彈性變形和處于平衡狀態(tài)的熱應力即殘余熱應力。第一節(jié)淬火應力—熱應力熱應力的影響因素冷卻速度加熱溫度截面尺寸材料導熱系數(shù)材料收縮系數(shù)材料彈性模量第一節(jié)淬火應力—相變應力相變應力：因工件各部位組織轉變不同步而產生的內應力。組織轉變，相發(fā)生改變，晶體結構改變，其密度(比體積)減小(增大)，體積膨脹。第一節(jié)淬火應力—相變應力相變應力變化規(guī)律相變初期，表面承受負向力(－/壓力)，心部承受正向力(＋/拉力)。相變后期，表面承受正向力(＋/拉力)，心部承受負向力(－/壓力)。室溫時，相變完成，表面與心部間存在一定的彈性變形和處于平衡狀態(tài)的相變應力即殘余相變應力。第一節(jié)淬火應力—相變應力相變應力影響因素冷卻速度淬透性截面尺寸含碳量第一節(jié)淬火應力在冷卻過程中，熱應力與相變應力的合力即淬火應力。當熱應力占主導地位時，工件心部受拉，表面受壓。當相變應力占主導地位時，工件心部受壓，表面受拉。冷卻完成后，殘余熱應力與殘余相變應力的合力即殘余淬火應力。第一節(jié)淬火應力—熱應力淬火應力分類熱應力、相變應力正向應力(拉應力)、負向應力(壓應力)軸向應力、切向應力、徑向應力宏觀應力(第一類應力)、微觀應力(第二類應力)、晶格畸變應力(第三類應力)第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施淬火過程中，當淬火應力（殘余應力）大于斷裂強度σb時，產生裂紋?？箟簭姸圈襜c≥抗拉強度σb。裂紋均在拉應力作用下產生。裂紋產生于高應力區(qū)或應力集中區(qū)（尖角銳角、雜質等）。裂紋產生機理：形核、長大、擴展。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施淬火裂紋類型：縱向裂紋、橫向裂紋、表面網(wǎng)狀裂紋、剝離裂紋和微觀裂紋。縱向(軸向)裂紋：在切向拉應力作用下產生。機理：表面形核，長大，并向心部擴散。發(fā)生于淬透的工件上。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施橫向（弧形）裂紋：在軸向拉應力作用下產生。機理：于淬硬與未淬硬過渡區(qū)（心部）形核，長大，并向表面擴展。由熱應力所導致。發(fā)生于未淬透的工件上。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施表面網(wǎng)狀裂紋(表面龜裂)：在表面二向拉應力(軸向應力和切向應力)作用下產生的。相變應力所致。發(fā)生于高碳鋼的工件上，且冷卻速度過快或空冷溫度過低。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施剝離裂紋(表面剝落)：在三向拉應力(軸向、切向、徑向)作用下產生。發(fā)生于表層馬氏體下薄的過渡層。機理：形核、長大并向表面擴展。表面淬火及滲碳淬火。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施應力過大化學成分加熱溫度過高加熱速度過快空冷溫度過低回火不及時工件截面尺寸大工件形狀易于應力集中合理的熱處理工藝和方法，正確的熱處理操作。正確、合理的零件設計。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施形核機率大冶金缺陷：夾雜、縮孔、疏松、氣孔、偏析等基體強度降低原始組織缺陷：過熱、過燒、脫碳、鍛造微裂紋等合理選材和采購，嚴格質量檢驗。正確鍛造和預備熱處理。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施淬火畸變：淬火工件形狀和尺寸的改變，即淬火變形。淬火畸變包括：淬火應力所導致的彈塑性變形和體積改變所導致的變形（相變體積效應）。淬火畸變形式包括：膨脹或收縮、伸長或縮短、彎曲、翹曲、扭曲等。形狀簡單、對稱的工件，變形規(guī)律表現(xiàn)明顯，可用于分析、預測復雜及非對稱工件的變形。第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施工件不均勻變形則發(fā)生彎曲、翹曲或扭曲。導致不同淬火變形結果的根本原因：應力分布和應力大小所有影響應力大小及其分布的因素都能影響淬火變形。變形預防措施：正確操作/合理堆放和吊裝/預變形/校直第二節(jié)淬火畸變、開裂及預防措施冷態(tài)校直（室溫校直）冷壓校直錘擊校直熱態(tài)校直熱壓校直淬火校直（重力）回火校直（工裝、重力）熱點校直（火焰校直）第十一章表面淬火定義：使表面一定深度范圍內奧氏體化，然后進行冷卻淬火，以達到強化工件表面的熱處理方法。優(yōu)點一：工件表面具有高的強度、硬度、抗磨性，而工件心部具有一定的強度、硬度和較高的塑性、韌性。優(yōu)點二：外部硬內部軟的性能組合，使工件表現(xiàn)出高的抗疲勞強度和長的疲勞壽命。第十一章表面淬火應用：齒輪、凸輪、制動輪、軌道、輥輪、曲軸等等。適用材料：中碳碳素鋼和中碳合金鋼手段：快速加熱條件：表層熱量輸入＞＞表層熱量輸出加熱越快，A轉變溫度越高，過熱度越大。過熱度越大，形核率越大，晶粒越細。A成分不均、不穩(wěn)定，M的C%不均、不穩(wěn)第十一章表面淬火表面淬火分類：感應加熱表面淬火火焰加熱表面淬火電接觸加熱表面淬火激光加熱表面淬火電子束加熱表面淬火電解液加熱表面淬火等。第一節(jié)感應表面淬火感應加熱原理電磁感應效應：交變電場-交變磁場-交變感生電流閉合的交變感生電流-渦流交變電場的頻率越大，交變磁場變化越快，磁通變化率越大，感生電勢越大，感生電流越大，電抗熱越大，加熱越快。集膚效應：電流趨向于在表層分布的現(xiàn)象。頻率f越高，電流衰減越強，效應越明顯。第一節(jié)感應表面淬火變頻電源交流發(fā)電機可控硅（晶閘管）變頻器SCR絕緣雙極晶體管變頻器IGBT變頻路徑：工頻交流電--直流電--高頻交流電第一節(jié)感應表面淬火感應加熱物理過程低溫ρ小，感生電流大，而高溫ρ大，感生電流小。低溫μ大，感生電流衰減較強，而高溫μ小，感生電流衰減較弱。相對最大電流由表向內移動，直到電流透入深度。第一節(jié)感應表面淬火感應加熱物理過程電流大，則加熱能力強。先加熱外表層，再加熱次表層，然后加熱內表層。感應加熱方式：逐層加熱，又稱透入式加熱。在高溫下，由于電流相對較小，故短時內不會過熱。第一節(jié)感應表面淬火感應表面淬火的組織特點由表及里，分為淬硬區(qū)、過渡區(qū)和心部區(qū)。淬硬區(qū)加熱溫度＞AC3，組織:M。過渡區(qū)加熱溫度于AC3-AC1之間，組織:

M+F。心部區(qū)加熱溫度＜AC1，組織:原始組織。感應表面淬火的力學性能特點表面層硬度、表面抗磨性和工件抗疲勞性能均優(yōu)于普通淬火工件。第一節(jié)感應表面淬火感應表面淬火的裝備第一節(jié)感應表面淬火—方式同時加熱冷卻淬火法適于淬火表面總面積不大的工件和模數(shù)m≤5的小齒輪。浸于水、油或聚合物水溶液內冷卻。在油內加熱和冷卻，又謂埋油感應表面淬火法。模數(shù)m≥10大齒輪采用逐齒加熱后噴液冷卻。連續(xù)加熱冷卻淬火法適于淬火表面積大的工件。采用噴射水或聚合物水溶液冷卻。第一節(jié)感應表面淬火技術要求表面硬度硬化層深度淬硬區(qū)分布（表面淬火部位）金相組織變形及裂紋感應表面淬火工藝參數(shù)包括：頻率f（決定加熱嘗試和硬化層深度）和比功率P0（決定加熱速度和加熱溫度）第一節(jié)感應表面淬火—頻率淬硬深度≯渦流透入深度--fmax淬硬深度＞1/4渦流透入深度—fmin淬硬深度＝(40～50)%渦流透入深度，則系統(tǒng)熱效率最高—f最佳感應表面淬火的實際頻率由變頻電源決定，應處于上述經驗計算頻率范圍內，最好在最佳頻率附近。第一節(jié)感應表面淬火—比功率比功率：工件表面單位面積所獲得的電功率，P0，KW/CM2。變壓器存在能耗，感應圈存在能量損失，P設＞P零=P0S經驗總結：非全齒加熱件比功率P0=0.6～2.0KW/CM2(高頻)0.8～2.5KW/CM2(中頻)；全齒加熱件可查表11-6。第一節(jié)感應表面淬火有限功率P零下，保證適宜的比功率P0同時加熱面積S實＜最大加熱面積Smax精心設計制作感應圈，嚴格控制感應圈與工件表面間間隙。感應圈及其設計制作技術是感應表面淬火的關鍵元件和技術。感應圈形狀隨工件形狀，采用紫銅或黃銅制作（圓管或方管），有時還兼具噴水冷卻功能。第一節(jié)感應表面淬火較高頻率和較低比功率與較低頻率和較高比功率，可實現(xiàn)相同表面硬度和淬硬深度。感應表面淬火后要及時低溫回火，＜4hr。低溫回火溫度200℃，低于整體淬火件的低溫回火溫度。相同回火溫度下，感應表面淬火件回火硬度稍低于整體淬火回火件硬度。感應表面淬火件回火方式：爐內回火、自回火和感應回火。第二節(jié)其它表面淬火方法火焰表面淬火：利用高溫火焰將工件表面迅速加熱到淬火溫度，隨即噴水快速冷卻，從而獲得所需硬度和淬硬層的熱處理方法?；鹧姹砻娲慊鸬拇阌矊由疃却笥诟袘砻娲慊鸬拇阌矊由疃?。火焰表面淬火的質量稍次于感應表面淬火。（均勻性）氧-乙炔、氧-天然氣。第二節(jié)其它表面淬火方法缺點：功率小、加熱及淬硬深度淺、易過熱過燒甚至局部熔化。激光表面淬火：利用高能密度的激光極快速地加熱工件表面至淬火溫度，然后自冷而獲得高硬度和一定的淬硬深度的熱處理方法。優(yōu)點：硬度高、疲勞強度高、晶粒細、變形小、殘余應力小、無污染第二節(jié)其它表面淬火方法電接觸加熱表面淬火：利用低電壓、大電流和觸頭(銅滾輪或碳棒)與工件表面間接觸電阻，發(fā)熱加熱工件表面至淬火溫度，然后自冷而獲得高硬度和一定的淬硬深度的熱處理方法。優(yōu)點：硬度高，抗磨抗擦傷性強，變形小。缺點：淬硬層薄，均勻性較差(加熱、組織、性能)。批量生產（感應表淬）單件或復雜表面（火焰表淬）小型精密（激光表淬）第十二章化學熱處理基礎化學熱處理：將工件置于適當?shù)幕钚越橘|中加熱、保溫，使一種或幾種元素原子滲入其表面層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。化學熱處理過程：化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散=滲透化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散化學反應作用：提供獨立游離的原子滲劑：提供滲入元素活性原子的物質（反應物）熱分解反應第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散表面原子吸引力下，活性原子沉積表面。更多表層原子吸引下，活性原子溶入表層原子晶格中?？扇軛l件：溶解度（原子間距、半徑）存在形式：固溶體或化合物（電負性）第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散C、N、B高硬度、高耐磨、高疲勞S低摩擦、抗咬合Si耐腐蝕、抗高溫Cr、Al耐腐蝕單滲—共滲第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散活性原子由表面向內部擴散，實現(xiàn)滲透。由表及里，活性原子深度逐漸降低。滲層深度：表面至規(guī)定活性原子濃度處的垂直距離。滲層濃度與擴散時間呈拋物線關系。滲層內化學成分變化，其組織也變化。第十二章化學熱處理基礎第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散滲層由多個相鄰單相區(qū)層組成純擴散：只形成連續(xù)固溶體的擴散反應擴散：形成新相的擴散相圖中單相區(qū)越寬，則相應層越厚原子在擴散能力強的相中，數(shù)量多第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散三階段速度很慢，尤擴散為甚過程控制：提高滲透效率和效果化學反應影響因素：濃度、溫度和催化吸收的影響因素：表面潔凈度、壓力擴散影響因素：擴散系數(shù)、溫度、時間第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散催化劑：提高反應效率鹵化物、真空或高壓：提高吸收效率高溫：提高擴散效率催滲手段：化學催滲和物理催滲第十二章化學熱處理基礎第十二章化學熱處理基礎化學熱處理：將工件置于適當?shù)幕钚越橘|中加熱、保溫，使一種或幾種元素原子滲入其表面層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝?；瘜W熱處理過程：化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散=滲透化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散化學反應作用：提供獨立游離的原子滲劑：提供滲入元素活性原子的物質（反應物）熱分解反應第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散表面原子吸引力下，活性原子沉積表面。更多表層原子吸引下，活性原子溶入表層原子晶格中。可溶條件：溶解度（原子間距、半徑）存在形式：固溶體或化合物（電負性）第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散C、N、B高硬度、高耐磨、高疲勞S低摩擦、抗咬合Si耐腐蝕、抗高溫Cr、Al耐腐蝕單滲—共滲第十二章化學熱處理基礎化學反應+吸附和溶解(吸收)+擴散活性原子由表面向內部擴散，實現(xiàn)滲透。由表及里，活性原子深度逐漸降低。滲層深度：表面至規(guī)定活性原子濃度處的垂直距離。滲層濃度與擴散時間呈拋物線關系。滲層內化學成分變化，其組織也變化。第十二章化學熱處理基礎第十三章滲碳

滲碳：將工件在滲碳介質中加熱、保溫，使碳原子滲入，以使工件表層含碳量提高并形成一定的碳濃度梯度。質量要求表面高硬高耐磨，則表層高含碳量高疲勞，則滲層不宜過薄高經濟性，則滲層不宜過厚指標：表面碳含量、滲層厚度和碳梯度第一節(jié)滲碳質量的評定0.8%含碳量時，硬度最高C%降低，得低碳馬氏體，硬度↓C%升高，Ar%增加，網(wǎng)狀Cm，硬度↓C%﹤0.4%，硬度↓最快表面含碳量規(guī)范：0.7%～1.05%，硬度變化較小第一節(jié)滲碳質量的評定滲碳層深度δ：滲碳表面至含碳量為0.4%處的垂直距離根據(jù)載荷、性能要求和工件形狀大小等，具體而定δ≤0.3㎜為薄層滲碳δ﹥3㎜為深層滲碳隨爐試樣檢測第一節(jié)滲碳質量的評定滲層C%降低快，性能變化大，則滲層均勻性差，越脆弱滲層與心部基體間過渡層薄，界面效應強，結合性能差滲碳層碳含量梯度宜小，平緩變化要求：過共析+共析層厚度≥0.75δ第一節(jié)滲碳質量的評定氣體滲碳：在氣態(tài)滲碳介質中滲碳常用氣體滲碳形式：滴注式過程：化學反應+吸附溶解+擴散關鍵：[C]形成、數(shù)量的大小和穩(wěn)定[C]形成：滲劑（丙酮、乙酸乙酯、煤油）多個熱分解反應[C]數(shù)量↑，則滲碳能力↑，須分解率↑第二節(jié)氣體滲碳[C]數(shù)量↑↑，則形成碳黑，滲碳質量↓[C]%控制和調整：稀釋劑（甲醇）稀釋劑熱分解氣體滲碳配方：二元配方丙酮+甲醇乙酸乙酯+甲醇煤油+甲醇第二節(jié)氣體滲碳[C]%穩(wěn)定：化學反應系統(tǒng)平衡三元控制：CO\CO2\CH4（紅外線）O2（氧傳感）工藝思路：提高分解率，增大[C]%；實時監(jiān)測，控制[C]%；及時調整，穩(wěn)定[C]%，實現(xiàn)高效高質量滲碳。第二節(jié)氣體滲碳提高分解率途徑：溫度、催化、凈化和壓力監(jiān)測、調整[C]%的指標：碳勢碳勢：表征爐內含碳氣氛在一定溫度下改變工件表面含碳量能力的參數(shù)。參數(shù)測定方法：直接法和間接計算法直接法(鋼箔法)：鋼箔碳量法和鋼箔稱重法間接計算法：三元測定，化學平衡計算第二節(jié)氣體滲碳工藝參數(shù)滲碳溫度T：920℃左右滲碳時間τ：

τ=δ2/4D(D擴散系數(shù)/T有關)或經驗數(shù)據(jù)，最終工藝試驗確定爐壓：正壓，98～392Pa滲碳劑、稀釋劑的流量第二節(jié)氣體滲碳工藝過程空爐升溫→高溫入爐（隨爐試樣）→排空（大滴量甲醇）→強滲（大滴量滲劑、小滴量甲醇）→擴散（減小滲劑滴量）→自檢試樣→降溫→出爐保護性空冷或均溫→關閉滲劑和甲醇→出爐淬火→低溫回火第二節(jié)氣體滲碳工藝規(guī)范甲醇乃易燃易爆，須760℃以上方可滴入工件須干凈、干燥非滲碳面須覆蓋或加大加工余量隨爐試樣材質與工件相同，數(shù)量要夠設備正常、有效工件不可堆放，裝爐量不宜大第二節(jié)氣體滲碳工藝規(guī)范適時點燃廢氣，密切關注火焰每半小時檢查爐溫、爐壓和滲碳劑滴量保護性空冷：坑冷、井冷、罐冷或隨爐冷新設備、新爐罐、新掛具夾具須預滲碳滲碳期=強滲+擴散，即兩段滲碳法滲層深度控制策略：多滲，再分配單段滲碳法：有效硬化層深度≤0.9㎜第二節(jié)氣體滲碳存在問題過程復雜，以人為操作為主控制難度大，控制精度低質量波動大，重復再現(xiàn)性低不能很好滿足技術要求和使用要求自動化程度低生產技術層次：粗放型第二節(jié)氣體滲碳可控氣氛滲碳：精益化生產滴注式可控氣氛滲碳：碳勢自動測控裝置氮基可控氣氛滲碳：氮氣為載體，甲醇為稀釋劑，丙酮或乙酸乙酯為滲劑，可在密封箱式爐實現(xiàn)，可對中大型工件進行滲碳處理。吸熱式可控氣氛滲碳：連續(xù)自動化生產，有氣體發(fā)生系統(tǒng)，專用設備。第二節(jié)氣體滲碳第四節(jié)滲碳后的熱處理滲碳件特點：表層與心部化學成分不同組織較易于粗大化學成分不同→相變臨界點不同→組織不同→性能不同技術矛盾：T淬↑，表面滲碳層易于開裂；T淬↓，心部F先↑，強硬度↓。途徑：矛盾折中/矛盾消除預冷直接淬火淬火溫度：Ar1～Ar3碳素鋼到溫淬冷，合金鋼保溫0.5～1h前提條件：奧氏體A晶粒細小適用于合金鋼（尤V/Ti/Nb/W/Mo）第四節(jié)滲碳后的熱處理一次淬火：滲碳后保護性冷卻（坑冷、罐冷、井冷）至室溫，再加熱、保溫，最后淬冷。二次淬火（矛盾消除策略）：第一次高溫淬火（＞AC3）第二次低溫淬火（＞AC1）適于表面和心部組織性能要求高的滲碳件第四節(jié)滲碳后的熱處理低碳高合金鋼滲碳前：淬透性↑，VC↓，MS↑，Mf↑。低碳高合金鋼滲碳后：淬透性↓，VC↑，MS↓↓，Mf↓↓。保護性冷卻的室溫組織：P部分（＋M部分）＋A殘余（C%↑）淬火后組織：M部分＋A殘余（大量C%↑）第四節(jié)滲碳后的熱處理通過高溫回火，高C%的析出粒狀碳化物，并成為較低C%的Ar。再進行淬火，可顯著減少Ar的數(shù)量，增加M的數(shù)量。也可對淬火的大量Ar進行冷處理，完全消除Ar。滲碳件淬火后須及時低溫回火。第四節(jié)滲碳后的熱處理滲碳層的特點：成分、組織、性能等的分布成分分布：表面0.9%左右，心部0.2%左右滲碳層組成：過共析區(qū)+共析區(qū)+過渡區(qū)+心部第五節(jié)滲碳件的組織性能、

質量檢驗及常見缺陷滲碳層深度：過共析區(qū)+共析區(qū)+1/2過渡區(qū)緩冷組織：P+Cm網(wǎng)

/P/P+F先

/F先+P淬火組織：M針+Ar/M針+M板+Ar/M板+Ar第五節(jié)滲碳件的組織性能、

質量檢驗及常見缺陷第五節(jié)滲碳件的組織性能、

質量檢驗及常見缺陷高強度、高硬度、高耐磨性高抗疲勞強度、高抗接觸疲勞強度滲碳層深度↑，抗疲勞強度↑檢測項目：外觀、形狀、硬度、滲碳層深度、金相組織、裂紋滲層深度檢測：斷口、金相、硬度和剝層原則上本體檢測，其次隨爐試樣檢測工藝過程檢測對象：中間試樣（隨爐試樣）第十四章鋼的滲氮

第一節(jié)滲氮層組織與性能滲氮：在一定溫度下一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。工件滲層的成分和組織由Fe-N相圖決定。存在相：α、γ、γ’、ε、ξα：溶N的α-Fe的固溶體γ：溶N的γ-Fe的固溶體γ’：Fe4N化合物ε：Fe3N化合物ξ：Fe2N化合物化合物：耐蝕、較硬、脆合金化氮化物：高硬度第一節(jié)滲氮層組織與性能合金氮化物：高硬度、熱穩(wěn)定、彌散強化合金元素增大N在α相中溶解度，減少N化物的量及滲層中區(qū)域厚度合金元素和C元素均降低了N原子的擴散速度，減小了滲層深度C原子可溶入ε中形成CN化合物Fe2(C,N)，提高化合物硬度，減小脆性滲氮功能：提高表面硬度和耐蝕性第一節(jié)滲氮層組織與性能滲氮層存在相：α、γ’、ε滲層高溫組成（表→里）ε

→γ’→α

→基體組織滲層室溫組成（表→里）ε

→ε+γ’→γ’→γ’+α

→α→基體組織滲氮層=化合物層+擴散層滲氮＝氮化第一節(jié)滲氮層組織與性能氮化層特點層深度薄，δN<δC表面室溫、高溫硬度高，HRN>HRC耐蝕性好氮化溫度低，TN<TC，氮化時間長，tN>tC氮化件抗疲勞強度高，但接觸疲勞強度低第一節(jié)滲氮層組織與性能氮化適用于：中低碳合金鋼含有氮化物形成元素為佳典型氮化用鋼：38CrMoAl氮化的應用：耐大氣或水腐蝕的零件耐磨損零件抗疲勞及熱疲勞的模具第一節(jié)滲氮層組織與性能第二節(jié)氣體滲氮關鍵：[N]原子的制備，數(shù)量控制滲劑：NH32NH3←→2[N]+3H2，2[N]→N2分解率↑，H2↑，N2↑，最終[N]↓策略：分解率↓，促使NH3分子于工件表面發(fā)生分解，所得[N]全部溶入表層分解率主要影響因素：溫度和供應量氮化特點：溫度較低，NH3消耗量較大氮化工藝參數(shù)氮化溫度：520℃左右NH3分解率：＜60%氮化時間：＞10hr，實際工藝試驗而定氮化工藝要求：工件表面潔凈爐體、管道、接頭無滲漏NH3須用水回收處理預備熱處理：調質，無或極少量F先存在第二節(jié)氣體滲氮氮化一般過程工件清洗干燥工件涂蓋保護檢查氣路、電路、器具、閥門、接頭、風扇、加熱元件等室溫裝爐或預熱裝爐(工件和隨爐試樣)通大流量NH3進行排空第二節(jié)氣體滲氮氮化一般過程爐壓穩(wěn)定后通電加熱減小NH3流量，并控制分解率檢查記錄分解率、壓力、流量和溫度斷電停止加熱，繼續(xù)通NH3冷卻關閉NH3，打開爐蓋通風出爐第二節(jié)氣體滲氮氮化方法等溫氮化二段氮化三段氮化第二節(jié)氣體滲氮氣體氮化存在問題：[N]數(shù)量相對較少NH3消耗量較大生產時間較長輝光電離技術：陰極表面附近的低壓氣體在高電壓作用下發(fā)生電離，使陰極表面產生紫色的輝光，且對表面進行加熱。離子氮化：在低壓含氮氣氛中，利用工件陰極和陽極間輝光放電進行的滲氮。第三節(jié)離子滲氮離子氮化過程N2→2N+＋2e或NH3→N+＋3H+＋4eN+向陰極工件表面快速移動其間與其它分子碰撞激發(fā)更多電離和離子N+轟擊陰極工件表面，N+＋e→[N][N]吸附、溶解、擴散轟擊產生Fe+，F(xiàn)e+＋N+＋e→FeN，2FeN→Fe2N＋[N]，3Fe2N→2Fe3N＋[N]第三節(jié)離子滲氮工藝參數(shù)爐氣成分：N2＋H2

或NH3真空度：排空1.33～13.3Pa，升溫400～650Pa，氮化70～1000Pa。氮化溫度：510～560℃電壓：DC600V左右陰陽極距離：60㎜左右氮化時間：實際或工藝試驗而定，＜10hr冷卻方式：隨爐冷卻至200℃空冷第三節(jié)離子滲氮第三節(jié)離子滲氮工藝過程檢查氮化爐的電路、氣路和冷卻水路清潔干燥工件，保護非氮化面裝爐（擺放工件，封閉爐罩）啟動真空泵，開啟蝶閥，抽真空至100Pa送高壓電300V，并緩增電壓，開始打弧電壓至600V左右，開始送氣輝光穩(wěn)定且溫度至氮化溫度時，開始保溫第三節(jié)離子滲氮工藝過程保溫結束，關閉電壓、電流和氣體，冷卻溫度冷卻至100℃及以下，關閉真空泵，拆除進氣、排氣和電源接頭吊起爐罩，工件出爐工藝特點相同要求下，氮化質量好，生產時間短工件變形小，表面潔凈要求不苛刻節(jié)能、節(jié)氣、環(huán)保第三節(jié)離子滲氮外觀：無裂紋、剝離和可見疏松畸變：無超差變形硬度：隨爐試樣或本體，維氏或表面洛氏脆性：根據(jù)壓痕評判氮化層深度：金相法或硬度法金相組織：無或極少魚骨狀氮化物，擴散層無或極少脈狀、網(wǎng)狀氮化物疏松：氮化層微孔少而小第五節(jié)滲氮件的質量檢測及常見缺陷第十五章鋼的碳氮共滲與氮碳共滲

C化層N化層室溫硬度－＋高溫硬度－＋滲層脆性－＋滲層深度＋－接觸疲勞強度＋－耐蝕性－＋碳氮共滲(C-N)：在奧氏體A狀態(tài)下，同時將碳C、氮N滲入工件表層，并以滲碳C為主的化學熱處理工藝。共滲滲劑：滲碳C劑＋氨氣NH3共滲溫度：820～860℃共滲后熱處理：直接淬火＋低溫回火共滲層深度(C-N)＜滲碳層深度(C)共滲層組織同滲碳層組織，但Cm先為Fe3(C、N)第十五章鋼的碳氮共滲與氮碳共滲碳氮共滲(C-N)的工藝設備、工藝過程與滲碳(C)基本相同氮碳共滲(N-C)：在鐵素體F狀態(tài)下，將氮N和碳C原子同時滲入工件表層，并以氮化為主的化學熱處理工藝。滲劑：乙酰胺(尿素)/三乙醇胺/氨NH3＋甲醇共滲溫度：520～570℃氮碳共滲層(N-C)深度與氮化層(N)相當?shù)谑逭落摰奶嫉矟B與氮碳共滲氮碳共滲層(N-C)組織與氮化層(N)組織相同，但ε氮化物為Fe2-3(N、C)，擴散區(qū)為固溶N、C原子的氮碳共滲(N-C)的工藝設備、工藝過程與氮化相同共滲后快冷，得含N、C的過飽和α固溶體C-N共滲與N-C共滲，優(yōu)化滲層組織、組成，滿足不同需要，達到更高要求C-N共滲：齒輪，N-C共滲：模具及齒輪第十五章鋼的碳氮共滲與氮碳共滲第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼1存在問題滲碳、氮化、碳氮或氮碳共滲顯著提高工件表面硬度和耐磨性，但仍不能很好滿足耐磨料磨損的使用要求。滲硼是提高工件耐磨料磨損能力的有效途徑。2定義滲硼是將工件置于滲硼介質中加熱、保溫，使?jié)B劑分解的硼原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼3滲層組成和特點硼化物層+擴散層硼化物層常見組織為單相Fe2B，而FeB+Fe2B雙相組織應用較少硼在Fe中溶解度很小，緊靠硼化物層內側產生C和Ae富集層硼化物層表面硬度1300-2300HV，強于滲碳層和氮化層第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼硼化物層表面硬度1300-2300HV，強于滲碳層和氮化層硼化物層抗蝕性好，但不耐硝酸腐蝕硼化物層形狀為梳齒狀，接觸面積大，與基體結合強度高第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼4滲硼原理鹽浴滲硼劑=供硼劑+還原劑+活化劑硼砂(供硼劑)，SiC或Al或Re(還原劑)，鹵化鹽或碳酸鹽(活化劑)Na2B4O7+2SiC?Na2O·2SiO2+CO2+O2+4[B]固體滲硼劑=供硼劑+活化劑+填充劑鹽浴滲硼質量優(yōu)，固體滲硼質量較差第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼5滲硼工藝滲硼溫度850-950℃滲硼保溫時間2-6hr鹽浴需攪動，以避免成分偏析對心部強度要求不高的工件，滲硼后空冷心部強度要求高者，滲硼后淬火+低溫回火淬火介質應較緩和，以避免滲硼層開裂或剝落滲硼層均勻灰色，致密，無裂紋和剝落，硬度和深度滿足要求第十六章其他常用化學熱處理

第一節(jié)滲硼6滲硼的應用零件名稱材料處理工藝使用壽命閥針閥座GCr15淬火、低溫回火1200hr45850℃固體滲硼，保溫5hr，空冷5000hr瓷磚成形模Cr12MoV淬火、低溫回火6-7工作班45900℃滲硼，保溫6hr，淬火，低溫回火28工作班鋁合金壓鑄模3Cr2W8V淬火，回火參比為1滲硼，淬火，回火提高1-2倍鉆頭熱鍛模3Cr2W8V淬火，回火3300件40Cr滲硼，淬火，回火4271件第十六章其他常用化學熱處理

第二節(jié)滲硫1減小磨損途徑一提高表面硬度和耐磨性，二降低摩擦系數(shù)滲硫化學熱處理是減小表面摩擦系數(shù)有效手段2定義滲硫是在含硫的活性介質中，使鋼或鑄件表面形成鐵的硫化物層的化學熱處理工藝第十六章其他常用化學熱處理

第二節(jié)滲硫3滲硫層組織和特點滲層組織由FeS和Fe2S組成，外觀呈灰黑色，微觀呈多孔鱗片狀滲硫層硬度低，厚度薄滲硫須在整體或表面強化后進行降低工件表面摩擦系數(shù)，提高工件抗咬合和擦傷能力滲硫層適宜于輕負荷、低速運動的工件第十六章其他常用化學熱處理

第二節(jié)滲硫4低溫電解滲硫工藝工件為陽極，不銹鋼板為陰極，混合硫氰酸鹽浴為電解液KSCN→K++SCN-NaSCN→Na++SCN-Fe-2e→Fe2+SCN-+2e→S2-+CN-Fe2++S2-→FeS電解滲硫溫度80℃-190℃第十六章其他常用化學熱處理

第二節(jié)滲硫5硫氮共滲共滲層之外層為滲硫層，內層為滲氮層液體硫氮共滲、氣體硫氮共滲、離子轟擊硫氮共滲液體硫氮共滲介質：混合氯化鹽+FeS+NH3液體硫氮共滲溫度540℃-560℃，保溫時間1.5-2hr氣體硫氮共滲介質：NH3+H2S第十六章其他常用化學熱處理

第三節(jié)滲金屬1定義滲金屬即通過分解、吸收和擴散，將金屬元素滲入工件表層的化學熱處理方法2特點和應用所滲金屬：Ti\Ni\V\Cr等，滲金屬方式：單滲\共滲\復合滲滲透速度慢，時間長，溫度高，滲層薄滲層中金屬以碳化物形式存在應用于中、高碳工模具第十六章其他常用化學熱處理

第三節(jié)滲金屬3滲層組織和性能金屬元素滲層組織滲層硬度HV性能特點鈦TiTiC1100-4400耐磨、耐蝕，但400℃以上氧化鈮NbNbC2100-3500耐磨、抗咬合