第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成共析鋼加熱至Ａｃ１時.將形成奧氏體.奧氏體的形成是通過形核及核長大過程來實現(xiàn)的.其基本過程可以描述為四個步驟.如圖５－２所示.１.奧氏體晶核的形成奧氏體晶核易于在鐵素體與滲碳體相界面形成.因為此處原子排列較紊亂.位錯、空位密度較高.成核的能量條件、成分條件以及晶體結(jié)構(gòu)條件都較好.下一頁返回第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

２.奧氏體的長大奧氏體晶核形成后.兩側(cè)分別與滲碳體和鐵素體相連接.和滲碳體連接處的含碳量遠高于和鐵素體連接處的含碳量.必然引起奧氏體中的碳由高濃度向低濃度擴散.其結(jié)果是促使鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變和滲碳體的溶解.即奧氏體長大.直至鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體.３.殘余滲碳體的溶解滲碳體向奧氏體的溶解比鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變要緩慢.所以.當鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后.仍有部分滲碳體未溶解.隨著時間的延長.這些滲碳體繼續(xù)向奧氏體中溶解.直至全部消失為止.４.奧氏體均勻化上一頁下一頁返回第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

滲碳體全部溶解時.奧氏體中的碳濃度仍然是不均勻的.繼續(xù)延長保溫時間.通過擴散使奧氏體中的含碳量逐漸趨于均勻.對于亞共析鋼和過共析鋼.加熱到Ａｃ１只能使珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體.還要繼續(xù)升高溫度.才能使鐵素體和二次滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體.直至加熱到Ａｃ３和Ａｃｃｍ以上時.才能全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膯蜗鄪W氏體.二、奧氏體晶粒大小及影響因素奧氏體的晶粒大小決定了其冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒大小和性能.因此.總是希望經(jīng)加熱過程能獲得細小而又均勻的奧氏體晶粒.一般說來.加熱溫度過高.保溫時間過長.奧氏體晶粒就粗大.其中加熱溫度的影響更為顯著.所以熱處理總是根據(jù)材料的不同化學成分嚴格控制加熱溫度和保溫時間.上一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼件經(jīng)加熱、保溫后采用不同冷卻方式.將獲得不同的組織和性能.所以冷卻是鋼的熱處理關(guān)鍵工序.它決定鋼在熱處理后的組織與性能.冷卻方式不同也正是各種熱處理工藝的主要區(qū)別所在.熱處理常采用等溫冷卻和連續(xù)冷卻兩種冷卻方式.其工藝曲線如圖５－３所示.下面以共析鋼為例.說明冷卻方式對鋼的組織和性能的影響.一、過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變將奧氏體過冷到Ａ１以下某一溫度.并在此溫度下等溫停留.完成其組織轉(zhuǎn)變過程.稱為過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變.(一)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖的建立下一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖常用金相法測定.它是將若干組奧氏體化的薄片試樣迅速冷卻到Ａｒ１以下各個不同的等溫溫度.測定在每一個等溫溫度下過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變和終了轉(zhuǎn)變的時間.將這些時間點畫在溫度－時間的坐標圖上.然后將每一等溫溫度下的開始轉(zhuǎn)變點和終了轉(zhuǎn)變點分別連成曲線.并標明馬氏體開始轉(zhuǎn)變和終了轉(zhuǎn)變溫度.就構(gòu)成了奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖(簡稱Ｃ曲線、Ｓ曲線或ＴＴＴ曲線).如圖５－４所示.(二)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及其性能由圖５－４可知.共析鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物大致可分為三個區(qū)域:上一頁下一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

１.高溫轉(zhuǎn)變(珠光體型轉(zhuǎn)變)過冷奧氏體在Ａ１~５５０℃溫度范圍內(nèi).等溫轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺铊F素體和片狀滲碳體的機械混合物.等溫轉(zhuǎn)變的溫度越低.形成的鐵素體和滲碳體就越細.按片層的粗細分別稱為珠光體、索氏體(細珠光體)和屈氏體(極細珠光體).并用符號Ｐ、Ｓ和Ｔ表示.２.中溫轉(zhuǎn)變(貝氏體型轉(zhuǎn)變)過冷奧氏體在Ｃ曲線鼻子相應(yīng)的溫度至馬氏體開始轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)發(fā)生貝氏體型轉(zhuǎn)變.貝氏體是過飽和碳的鐵素體和非片層狀滲碳體的混合物.按形態(tài)不同.分為上貝氏體(Ｂ上在５５０℃~３５０℃形成)和下貝氏體(Ｂ下在３５０℃~２３０℃形成).Ｂ上硬度可達４５ＨＲＣ左右.但由于Ｂ上中鐵素體片寬.上一頁下一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

滲碳體較粗大且分布在鐵素體層片間.故其強度低.塑、韌性差.Ｂ下在光學顯微鏡下呈黑色針狀形態(tài).如圖５－５所示.硬度可達５５ＨＲＣ左右.是實際生產(chǎn)中希望獲得的組織.貝氏體型轉(zhuǎn)變時.只有碳原子擴散.鐵原子不擴散.故貝氏體轉(zhuǎn)變屬于半擴散型轉(zhuǎn)變.３..低溫轉(zhuǎn)變(馬氏體型轉(zhuǎn)變)奧氏體以極大的冷卻速度過冷到Ｍｓ~Ｍｆ(２３０℃~－５０℃).發(fā)生馬氏體型轉(zhuǎn)變.形成馬氏體組織.如圖５－６所示.發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時.過冷度極大.轉(zhuǎn)變溫度低.上一頁下一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

只有γ－Ｆｅ向α－Ｆｅ晶格改組.碳原子來不及進行擴散而被保留在α－Ｆｅ晶格中.所以馬氏體是碳在α－Ｆｅ中的過飽和固溶體.用符號Ｍ表示.它具有高的強度、硬度與耐磨性.是鋼熱處理強化的主要應(yīng)用手段.馬氏體轉(zhuǎn)變屬于非擴散型轉(zhuǎn)變.轉(zhuǎn)變速度極快.內(nèi)應(yīng)力大.而且其轉(zhuǎn)變是在Ｍｓ~Ｍｆ范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生的.轉(zhuǎn)變的不徹底.會有部分殘余奧氏體存在.馬氏體轉(zhuǎn)變的Ｍｓ和Ｍｆ溫度與冷卻速度無關(guān).它會隨奧氏體含碳量增加而下降.使室溫下殘余奧氏體量增加.上一頁下一頁返回第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

二、過冷奧氏體的連續(xù)轉(zhuǎn)變在熱處理生產(chǎn)中.鋼被加熱后的冷卻方式大多采用連續(xù)冷卻.此時奧氏體轉(zhuǎn)變是在連續(xù)不斷的降溫過程中完成的.要測定其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線比較困難.在生產(chǎn)中常用相應(yīng)的Ｃ曲線來定性分析連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變所得到的產(chǎn)物與性能.如圖５－８所示.綜上所述.鋼的Ｃ曲線反映了過冷奧氏體在等溫冷卻或連續(xù)冷卻條件下組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律.它對正確制訂熱處理工藝.分析熱處理后的組織與性能.合理選材都具有重要的指導意義.上一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝一、鋼的退火和正火(一)鋼的退火退火是將鋼件加熱、保溫.隨后在爐內(nèi)或埋入保溫介質(zhì)中緩慢冷卻.以獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝.其目的是:細化晶粒.改善組織.消除內(nèi)應(yīng)力.提高機械性能.降低硬度.提高切削性能.或為下一道淬火工序做好組織準備.由于退火的目的不同.退火工藝也有以下多種.１.完全退火和等溫退火下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝完全退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材.有時也用于焊接結(jié)構(gòu)件.目的是消除應(yīng)力.細化晶粒.改善組織.亦可用做一些不重要工件的最終熱處理.或作為某些重要件的預備熱處理.完全退火工藝:亞共析鋼加熱到Ａｃ３以上３０℃~５０℃.保溫一定時間(主要取決于工件的有效厚度)后隨爐緩慢冷卻(或埋在石灰等保溫介質(zhì)中)至５００℃以下在空氣中冷卻.完全退火工藝的全過程需要很長時間.特別是對于一些合金鋼.往往需要數(shù)十小時.甚至數(shù)天的時間.如果應(yīng)用等溫退火就可以大大地節(jié)約時間.圖５－９是高速鋼的完全退火與等溫退火的比較.完全退火要花１５~２０ｈ以上.而等溫退火所需時間則短得多.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝２.球化退火球化退火主要用于過共析碳鋼及合金工具鋼.其主要目的在于降低硬度.改善切削加工性能.同時獲得球化組織.為淬火做好組織準備.球化退火工藝:過共析鋼加熱到Ａｃ１以上３０℃~５０℃.保溫一段時間以不大于５０℃/ｈ的冷卻速度隨爐冷卻.最終獲得的組織為球狀珠光體(球狀滲碳體分布在鐵素體基體上).在球化退火之前.若鋼的原始組織中有明顯的網(wǎng)狀滲碳體.應(yīng)先進行正火處理.去除網(wǎng)狀組織.３.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火又稱低溫退火.主要用來消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件和冷拉件等的殘余應(yīng)力.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝去應(yīng)力退火工藝:將鋼件隨爐緩慢加熱(１００~１５０℃/ｈ)至５００℃~６５０℃.保溫一段時間后.隨爐緩慢冷卻(５０~１００℃/ｈ)至２００℃~３００℃以下出爐.從以上工藝可以看出.由于加熱溫度低于Ａｃ１.所以在去應(yīng)力退火中鋼的組織并無變化.(二)鋼的正火正火是將鋼加熱到Ａｃ３或Ａｃｃｍ以上３０℃~５０℃.保溫一段時間.在空氣中冷卻的熱處理工藝.它與退火的主要區(qū)別是正火的冷卻速度稍快一些.故正火組織比較細.其硬度、強度也稍高些.正火的目的主要是細化晶粒.調(diào)整硬度.消除網(wǎng)狀滲碳體.為后續(xù)加工、球化退火及淬火等工藝做好組織準備.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝(三)退火和正火工藝的選擇退火和正火工藝很相似.實際應(yīng)用時.可以從以下三方面考慮選擇:１.從切削加工性考慮一般認為硬度在１７０~２３０ＨＢＳ范圍內(nèi)的鋼材.其切削加工性能較好.硬度太高.不但難于加工.且刀具容易磨損.硬度過低.切削加工中易“粘刀”.使刀具發(fā)熱而磨損.且加工后零件表面粗糙度也高.所以低碳鋼和某些低碳合金鋼常采用正火處理.適當提高硬度.改善切削加工性.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝２.從使用性能考慮對于亞共析鋼來說.正火處理比退火具有較好的機械性能.如果零件的性能要求不高.可用正火作為最終熱處理.但當零件形狀復雜.正火的冷卻速度較快.有形成裂紋危險時.則用退火.３.從經(jīng)濟上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短.成本低.操作方便.故在可能的條件下.應(yīng)優(yōu)先采用正火.二、鋼的淬火將亞共析鋼加熱到Ａｃ３或共析鋼和過共析鋼加熱到Ａｃ１以上３０℃~５０℃.保溫后快速冷卻以獲得馬氏體的熱處理工藝.稱為淬火.零件淬火上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝(一)淬火的目的對于工具鋼、軸承鋼以及經(jīng)表面熱處理和化學熱處理的工件.通過淬火及低溫回火.可提高其硬度與耐磨性.對于機械制造用的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼.通過淬火與適當?shù)幕鼗鸬呐浜?可滿足結(jié)構(gòu)零件的各種性等的不同配合.對于磁鋼、不銹鋼等特殊材料.通過淬火可以改善其某些物理性能、化學性能.如磁性、耐蝕性等.(二)淬火加熱的溫度和保溫時間１.鋼淬火加熱溫度的選擇如圖５－１１所示.對于亞共析碳鋼.淬火加熱溫度一般為Ａｃ３＋(３０~５０)℃.這樣可獲得均勻細小的馬氏體組織.如果淬火溫度過高.會獲得粗大的馬氏體組織.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝同時引起鋼件較嚴重的變形.如果淬火溫度過低.則在淬火組織中會出現(xiàn)鐵素體組織.造成鋼的硬度不足.強度不高.對于過共析碳鋼.淬火加熱溫度一般為Ａｃ１＋(３０~５０)℃.這樣可獲得均勻細小的馬氏體和粒狀滲碳體的混合組織.因為滲碳體硬度比馬氏體的高.更有利于提高淬火鋼的硬度與耐磨性.如果淬火溫度過高.則將獲得粗片狀馬氏體組織.同時會引起較嚴重的變形.淬火開裂傾向增大.還由于滲碳體溶解增多.淬火后鋼中殘余奧氏體量過多.降低了鋼的硬度和耐磨性.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝如果淬火溫度過低.則可能得到非馬氏體組織.鋼的硬度達不到要求.對于合金鋼.因為大多數(shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長大(Ｍｎ、Ｐ除外).所以淬火溫度允許比碳鋼稍高一些.這樣可使合金元素充分溶解和均勻化.以便取得較好的淬火效果.２.加熱時間的選擇為了使工件內(nèi)外各部分都完成組織轉(zhuǎn)變.如碳化物溶解和成分的均勻化.就必須在淬火加熱溫度保溫一定的時間.(三)淬火冷卻介質(zhì)及冷卻方式由Ｃ曲線得知.淬火后要得到馬氏體組織.冷卻速度必須大于臨界冷卻速度.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝但是進入馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)(３００℃~２００℃)冷卻速度過快.就會引起較大的組織應(yīng)力.造成工件變形及開裂.為了能使工件在淬硬的同時.應(yīng)力與變形最小.最理想的淬火冷卻速度如圖５－１２所示.在實際生產(chǎn)中.為能盡量接近理想冷卻速度.要從選擇比較理想的淬火介質(zhì)和改進淬火時的冷卻方式等方面著手.１.淬火冷卻介質(zhì)常用的淬火介質(zhì)有水、鹽水、礦物油、各種硝鹽或堿浴及各種有機或無機化合物的水溶液等.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝２常用的淬火方法在生產(chǎn)中除合理選擇淬火冷卻介質(zhì)來保證淬火質(zhì)量外.還應(yīng)采用合理的淬火方法.常用的淬火方法有:(１)單液淬火法.(２)雙液淬火法.(３)分級淬火法.(４)等溫淬火法.(５)局部淬火法.(６)冷處理.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝(四)鋼的淬透性１.淬透性的概念鋼在一定條件下淬火后.獲得淬透層(也稱淬硬層)深度的能力.稱為鋼的淬透性.一般規(guī)定.由鋼的表面至內(nèi)部馬氏體組織量占５０％處的距離叫做淬透層深度(又叫淬硬層深度).淬透層深度越深.表明鋼的淬透性越好.在熱處理生產(chǎn)中常用臨界淬透直徑來衡量鋼的淬透性.臨界淬透直徑是指工件在某種介質(zhì)中淬火后.心部得到全部馬氏體或５０％馬氏體組織時的最大直徑(Ｄ０).直徑越大.鋼的淬透性越好.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝２.影響淬透性的因素影響淬透性的決定性因素是鋼的臨界冷卻速度.臨界冷卻速度越小.鋼的淬透性就越好.臨界冷卻速度和鋼的化學成分、奧氏體化的溫度及保溫時間等都有密切的關(guān)系.如在碳鋼中.共析鋼的淬透性最好.亞共析鋼隨著含碳量的增加.其淬透性增加.過共析鋼隨著含碳量的增加.其淬透性降低.除Ｃｏ外大多數(shù)合金元素如Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ等都顯著提高鋼的淬透性.即合金鋼的淬透性高于碳素鋼.提高奧氏體化溫度和延長保溫時間.會使奧氏體成分均勻.晶粒粗大.過冷奧氏體穩(wěn)定性提高.馬氏體臨卻速度減小.淬透性提高.此外.采用的冷卻介質(zhì)等也影響著鋼的淬透性.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝可見.鋼的淬透性是合理選材和制訂熱處理工藝的一項重要指標.應(yīng)指出.鋼的淬透性和淬硬性是不同的概念.鋼的淬硬性是指鋼在正常淬火條件下.以超過臨界冷卻速度冷卻所形成的馬氏體組織能達到的最高硬度.它主要取決于馬氏體的含碳量.合金元素的含量對淬硬性沒有顯著影響.但對鋼淬透性有很大影響.三、鋼的回火鋼的回火和淬火是密不可分的.經(jīng)過淬火的零件.一般都要回火.回火是將淬火鋼重新加熱到Ａ１以下某一溫度.保溫后冷卻下來的一種熱處理工藝.回火的主要目的是降低脆性、消除或減少內(nèi)應(yīng)力.穩(wěn)定工件的尺寸.調(diào)整硬度.提高韌性.獲得工件所要求的機械性能.上一頁下一頁返回第三節(jié)鋼的熱處理工藝(一)淬火鋼在回火時的組織與性能的變化鋼在淬火后的組織是馬氏體及少量的殘余奧氏體.它們都是不穩(wěn)定的組織.都有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的傾向.但在室溫下.原子活動能力很差.轉(zhuǎn)變速度極慢.淬火鋼的回火正是要促進這種轉(zhuǎn)變.(二)回火的分類和應(yīng)用回火時.決定鋼的性能的主要因素是回火溫度.按照回火溫度不同.回火方法分為以下幾種.(１)低溫回火(１５０℃~２５０℃).(２)中溫回火(３５０℃~５００℃).(３)高溫回火(５００℃~６５０℃).上一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理有許多機器零件如齒輪、凸輪、活塞銷、曲軸頸及軋輥等都是在高載荷及表面摩擦條件下工作的.因此對這類零件的表面層提出了強化的要求.即具有高的強度、硬度、耐磨性和感應(yīng)加熱表面淬火疲勞極限.而心部仍保持足夠的韌性、塑性.表面熱處理是強化鋼件表面的重要手段.由于它的工藝簡單、熱處理變形小和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點.在生產(chǎn)上應(yīng)用極為廣泛.常用的表面熱處理工藝有表面淬火和化學熱處理兩種.下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理一、鋼的表面淬火把鋼的表面迅速加熱到淬火溫度.而心部溫度仍保持在臨界溫度以下.然后快速冷卻.使鋼表面至一定深度轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織.而心部組織不變(即為原來的韌性、塑性較好的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織).常用的表面熱處理有火焰加熱表面淬火和感應(yīng)加熱表面淬火兩種.(一)感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火是采用電磁感應(yīng)的原理.在工件表面產(chǎn)生渦流使工件表面迅速加熱而實現(xiàn)表面淬火的工藝方法.上一頁下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理１.感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理如圖５－１６所示.把工件放入空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi).感應(yīng)器中通入一定頻率的交流電.以產(chǎn)生交變磁場.于是工件中就會產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應(yīng)電流(渦流).由于這種電流的集膚效應(yīng).將工件表層迅速加熱到淬火所需要的溫度(在幾秒鐘內(nèi)可使工件表面溫度上升到８００℃~１０００℃).而心部仍接近室溫.隨即快速冷卻.從而達到了表面淬火的目的.２.感應(yīng)加熱頻率的選用上一頁下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理根據(jù)感應(yīng)加熱的電流頻率不同.分為高頻(２０~１００００ｋＨｚ)、中頻(小于１０ｋＨｚ)及工頻(５０Ｈｚ)三類.頻率越高.電流透入深度越淺.則淬透層越薄.生產(chǎn)中主要根據(jù)零件的使用要求選擇合適的電流頻率.感應(yīng)加熱表面淬火和普通淬火相比較.主要優(yōu)點在于:①工件表面加熱速度快.熱效率高.氧化、脫碳少.變形小.②表面硬度高.缺口敏感性小.沖擊韌性、疲勞強度及耐磨性等均有很大提高.③淬硬層深度易于控制.操作過程易于實現(xiàn)機械化和自動化.生產(chǎn)率高.適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求.主要缺點是設(shè)備昂貴.維修、調(diào)整比較困難.形狀復雜件不易制造感應(yīng)器.上一頁下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理感應(yīng)加熱淬火主要用于中碳鋼和中碳合金鋼(如４５鋼、４０Ｃｒ、４０ＭｎＢ等).也可用于工具鋼和合金工具鋼等.(二)火焰加熱表面淬火利用氧－乙炔或氧－煤氣焰等將工件表面快速加熱到淬火溫度.隨即噴水冷卻的方法.稱為火焰加熱表面淬火.如圖５－１７所示.常用火焰表面淬火零件的材料有中碳鋼以及中碳合金鋼等.如果含碳量太低.則淬火后硬度較低.碳和合金元素含量太高.則容易淬裂.火焰加熱表面淬火還可用于對鑄鐵件進行表面淬火.淬硬層深度一般為２~６ｍｍ.上一頁下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理火焰加熱表面淬火方法簡便.無須特殊設(shè)備.但易過熱.質(zhì)量不夠穩(wěn)定.且生產(chǎn)率低.適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型零件或需要局部淬火的工具或零件.如大型軸類、大模數(shù)齒輪、錘子等.二、鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理是將鋼鐵零件置于一定溫度的化學活性介質(zhì)中.用以改變鋼的表層化學成分的熱處理工藝.可以通過向鋼的表層滲入一種或幾種合金元素.從而使鋼零件表面具有某些特殊的機械性能或物理、化學性能.上一頁下一頁返回第四節(jié)鋼的表面熱處理化學熱處理的種類很多.根據(jù)滲入元素的不同.化學熱處理有滲碳、氮化、碳氮共滲、滲金屬等.不論哪一種方法.都是通過以下三個基本過程來完成的:①分解介質(zhì)在一定的溫度下.發(fā)生化學分解.產(chǎn)生能被零件表面吸收的活性原子.②能被吸收的活性原子首先吸附在零件的表面.然后被零件表面吸收.③擴散滲入的活性原子.在一定的溫度下.由表面向中心擴散.形成一定厚度的滲層.鋼的化學熱處理常用的工藝方法有滲碳、氮化和碳氮共滲三種.上一頁返回第五節(jié)其他熱處理工藝簡介一、可控氣氛熱處理金屬的氧化燒損和氧化脫碳是鋼件在空氣或氧化性的氣體中加熱時.必然出現(xiàn)的缺陷.它降低了鋼件的質(zhì)量.造成巨大的浪費.為了解決氧氣等有害氣體的影響.利用含碳的液體(如甲醇、乙醇、丙酮等)分解和裂化成一定碳勢的控制氣氛.引入熱處理爐內(nèi).以防止表面氧化和脫碳.在可控氣氛熱處理工藝中常引入碳勢的概念.所謂碳勢.是指氣氛在加熱時脫碳作用和滲碳作用逐漸保持平衡下鋼的含碳量.例如一種控制氣氛在一定的溫度下有０.５％的碳勢.則含碳０.５％的鋼在此氣氛中加熱就不會脫碳和氧化.而含碳量高于０.５％的鋼就會脫碳到０.５％.含碳低于０.５％的鋼就會增碳到０.５％.下一頁返回第五節(jié)其他熱處理工藝簡介可控氣氛熱處理是生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛的熱處理技術(shù).碳勢控制技術(shù)是這—領(lǐng)域的核心技術(shù).隨著ＣＯ紅外儀、氧探頭等傳感儀器的出現(xiàn).碳勢的精度普遍達到誤差不超過０.０５％的程度.因而熱處理的質(zhì)量不必依靠操作者的經(jīng)驗來保證.二、真空熱處理將工件放在低于１個大氣壓的環(huán)境中加熱的熱處理工藝稱為真空熱處理.金屬在一定的真空度下加熱.可避免氧化燒損.得到光潔的表面質(zhì)量.同時還會脫脂、分解表面氧化物.可顯著提高金屬的疲勞極限和耐磨性.上一頁下一頁返回第五節(jié)其他熱處理工藝簡介純凈不含任何物質(zhì)、無氣壓的理想真空是不存在的.我們把氣壓<0.０１ＭＰａ的氣氛統(tǒng)稱為真空.實驗證明.０.０１３３Ｐａ真空度的真空介質(zhì)的作用相當于９９.９９９９８７％的純氬氣保護氣氛.但在工業(yè)上獲得這樣純度的氬氣是很困難的.而獲得這樣真空度是很容易的(只要用一般抽氣裝置就可以了).因此應(yīng)用很廣泛.三、形變熱處理形變熱處理是一種先對奧氏體狀態(tài)下的鋼進行大量的形變后再淬火的熱處理工藝.它綜合形變強化和相變強化.將塑性變形與淬火相結(jié)合.經(jīng)過形變熱處理的鋼件的強度、塑性和韌性大大高于僅經(jīng)過一般熱處理的鋼件.形變熱處理分為高溫形變熱處理和低溫形變熱處理兩種.上一頁下一頁返回第五節(jié)其他熱處理工藝簡介四、激光熱處理激光熱處理是依靠工件本身的傳熱來冷卻淬火.激光能量集中.能量利用率高.可對工件表面進行選擇性處理.變形極小.從而大大減少了后續(xù)加工.與高頻淬火相比.激光淬火可在工件表層硬化層獲得極細的全部馬氏體.而高頻淬火只能在表面外層獲得極細的馬氏體.內(nèi)層還有殘余奧氏體.上一頁下一頁返回第五節(jié)其他熱處理工藝簡介因此激光淬火后工件的表面硬度高于高頻淬火.而且激光淬火受熱區(qū)域小.變形小.殘余應(yīng)力小.毫無氧化脫碳現(xiàn)象.表面光潔度高.從而可在最終精加工后進行.還可以在工件拐角、溝槽、盲孔、深孔內(nèi)壁等難以用其他熱處理方法處理的地方進行熱處理。激光熱處理的熱源一般采用大功率的ＣＯ２激光發(fā)生器.隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展.已在生產(chǎn)中使用激光柔性熱處理系統(tǒng).上一頁返回第六節(jié)熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性一、常見熱處理缺陷在實際生產(chǎn)中.設(shè)計人員不僅要注意如何使零件的結(jié)構(gòu)、形狀適合部件、機構(gòu)的需要.還應(yīng)該考慮加工過程中的工藝性能.如果設(shè)計的零件的形狀、結(jié)構(gòu)不合理.就會給熱處理工藝帶來不便.引起一些熱處理質(zhì)量問題.如零件變形甚至開裂.使零件報廢.最常見的熱處理缺陷有:１.過熱與過燒工件在熱處理時.若加熱溫度過高或保溫時間過長.使奧氏體晶粒顯著粗大的現(xiàn)象稱為過熱.過熱一般可用正火來消除.若加熱溫度接近開始熔化的溫度.使晶界處產(chǎn)生熔化或氧化的現(xiàn)象稱為過燒.過燒無法挽救.只能報廢.下一頁返回第六節(jié)熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性

２.氧化與脫碳氧化是指工件被加熱介質(zhì)中的Ｏ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等氧化后.使其表面形成氧化皮的現(xiàn)象.脫碳是指工件表層的碳被加熱介質(zhì)中的Ｏ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等燒損.使其表層含碳量下降的現(xiàn)象.氧化和脫碳不僅降低了工件的表層硬度和疲勞強度.而且增加了淬火開裂的傾向.用箱式或井式電爐加熱.高溫時氧化和脫碳現(xiàn)象輕.在現(xiàn)代熱處理生產(chǎn)中.為防止氧化和脫碳.常采用可控氣氛熱處理和真空熱處理.上一頁下一頁返回第六節(jié)熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性

３.變形與開裂所謂變形是指零件在熱處理