學(xué)習(xí)情境五 鋼的熱處理剖析

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1、 知 識(shí) 目 標(biāo) 1 掌 握 過 冷 奧 氏 體 的 等 溫 轉(zhuǎn) 變 和 連 續(xù) 冷 卻 轉(zhuǎn) 變 ； 2 掌 握 鋼 的 退 火 、 正 火 、 淬 火 、 回 火 工 藝 ； 3 了 了 解 鋼 的 表 面 淬 火 及 化 學(xué) 熱 處 理 的 應(yīng) 用 ； 4. 了 解 表 面 氣 相 沉 積 技 術(shù) 。 鋼 在 加 熱 時(shí) 的 組 織 轉(zhuǎn) 變鋼 在 冷 卻 時(shí) 的 組 織 轉(zhuǎn) 變鋼 的 退 火 與 正 火鋼 的 淬 火鋼 的 回 火鋼 的 表 面 熱 處 理表 面 氣 相 沉 積 和 熱 處 理 新 工 藝 簡 介 是 將 固 態(tài) 金 屬 或 合 金 在 一 定 介 質(zhì) 中 加 熱 、 保

2、溫 和 冷 卻 ，以 改 變 材 料 整 體 或 表 面 組 織 ， 從 而 獲 得 所 需 性 能 的 一 種 加 工工 藝 。熱 處 理 保 溫 時(shí) 間溫度 臨 界 溫 度 熱加 冷 卻 2.熱 處 理 的 主 要 目 的 :改 變 鋼 的 性 能 。3.熱 處 理 的 應(yīng) 用 范 圍 :整 個(gè) 制 造 業(yè) 。4.熱 處 理 的 分 類熱 處 理 普 通熱 處 理 表 面熱 處 理 退 火 ;正 火 ;淬 火 ;回 火 ;表 面 淬 火 化 學(xué)熱 處 理 感 應(yīng) 加熱 淬 火火 焰 加熱 淬 火滲 碳 ;滲 氮 ;碳 氮 共 滲 ; 鐵 碳合 金實(shí) 際加 熱或 冷卻 時(shí)轉(zhuǎn) 變溫 度變 化圖

3、 1.奧 氏 體 形 成 的 基 本 過 程共 析 鋼 奧 氏 體 化 過 程 示 意 圖 亞 共 析 鋼 的 A化 ： P A 后 ， 先 共 析 F溶 解 過 共 析 鋼 的 A化 ： P A 后 ， Fe3C 溶 解 2.影 響 珠 光 體 向 奧 氏 體 轉(zhuǎn) 變 的 因 素 含 碳 量含 碳 量增 加 ，利 于 奧 氏 體 加速 形成 奧 氏 體 形 成 速 度 與 加 熱 溫 度 、 加 熱 速 度 、鋼 的 成 分 以 及 原 始 組 織 等 有 關(guān) 。 加 熱 溫 度溫 度 越 高 ，奧 氏 體 形成 速 度 越快 . 加 熱 速 度速 度 越 快 ，奧 氏 體 形 成速 度 越

4、快 . 合 金 元 素顯 著 影響 奧 氏體 的 形成 速度 . 組 織（ 珠 光 體 ）越 細(xì) ， 奧 氏體 形 成 速 度越快 . 鋼 在 熱 處 理 加 熱 后 必 須 有 保 溫 階 段 ， 不僅 是 為 了 使 工 件 熱 透 ， 也 是 為 了 使 組 織 轉(zhuǎn) 變 完全 ， 以 及 保 證 奧 氏 體 成 分 均 勻 。 鋼 在 加熱 時(shí) 為 了 得 到 細(xì) 小 而 均 勻 的 奧 氏 體 晶 粒 ， 必 須 嚴(yán) 格控 制 加 熱 溫 度 和 保 溫 時(shí) 間 ， 以 免 發(fā) 生 晶 粒 粗 大 的 現(xiàn)象 。 小 提 示 1.奧 氏 體 晶 粒 度 的 概 念 根 據(jù) 奧 氏 體 形

5、 成 過 程 和晶 粒 長 大 情 況 ， 奧 氏 體 晶粒 度 可 分 為 起 始 晶 粒 度 、實(shí) 際 晶 粒 度 和 本 質(zhì) 晶 粒 度三 種 。 1.奧 氏 體 晶 粒 度 的 概 念1. 奧 氏 體 晶 粒 度 ：l 起 始 晶 粒 度l 實(shí) 際 晶 粒 度l 本 質(zhì) 晶 粒 度 奧 氏 體 形 成 剛 結(jié) 束 ， 奧 氏 體 晶 粒 邊 界 剛 剛 相 互 接 觸 時(shí) 的 晶 粒 大 小奧 氏 體 在 具 體 加 熱 條 件 下 所 獲 得 奧 氏 體 晶 粒 的 大 小特 定 條 件 下 鋼 的 奧 氏 體 晶 粒 長 大 的 傾 向 性 ， 并 不 代 表 具 體 的 晶 粒

6、大 小特 定 條 件 930 10 ， 保 溫 8h 傾 向 性 本 質(zhì) 粗 晶 粒 鋼 （ Mn， Si）本 質(zhì) 細(xì) 晶 粒 鋼 （ Al） 加 熱溫 度與 奧氏 體晶 粒長 大的 關(guān)系 2.奧 氏 體 晶 粒 長 大 及 其 影 響 因 素1） 加 熱 溫度 和 保 溫 時(shí)間 2） 鋼 的 成分 n 溫 度 越 高 ， 保 溫 時(shí) 間 越 長 ， 奧氏 體 晶 粒 長 大 越 明 顯n 晶 界 上 存 在 未 溶 的 碳 化 物 時(shí) ，會(huì) 對(duì) 晶 粒 長 大 起 阻 礙 作 用 ， 使 奧 氏體 晶 粒 長 大 傾 向 減 小n 合 金 元 素 ， 也 影 響 奧 氏 體 晶 粒長 大 ，

7、 除 錳 、 磷 外 幾 乎 所 有 合 金 元素 都 阻 礙 奧 氏 體 晶 粒 長 大 1. 奧 氏 體 是 不 是 降 溫 到 臨 界 溫 度 以 下 就 立 即 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 變 呢 ？2. 不 同 的 冷 卻 速 度 是 否 也 得 到 同 一 種 的 組 織 呢 ？ 過 冷 奧 氏 體 ： 在 臨 界 點(diǎn) 以 下 存 在 的 不 穩(wěn) 定 的 且 將 要 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 變 的 奧氏 體 ， 稱 為 過 冷 奧 氏 體 。臨 界 點(diǎn) 以 下 不 穩(wěn) 定 將 要 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 變冷 卻 方 式 ： 等 溫 冷 卻 方 式 和 連 續(xù) 冷 卻 方 式 。轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 組 織 性 能 均 勻 ，

8、 研 究 領(lǐng) 域 應(yīng) 用 廣等 溫 冷 卻 方 式 連 續(xù) 冷 卻 方 式轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 為 粗 細(xì) 不 勻 甚 至 類 型 不 同 的 混 合組 織 ， 實(shí) 際 生 產(chǎn) 中 廣 泛 采 用 1.等 溫 轉(zhuǎn) 變 曲 線 珠光體型轉(zhuǎn)變區(qū)貝氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)馬氏體型轉(zhuǎn) 變區(qū)（ 1） 高 溫 等 溫 轉(zhuǎn) 變 ： 珠 光 體 型 轉(zhuǎn) 變 區(qū)（ 2） 中 溫 等 溫 轉(zhuǎn) 變 ： 貝 氏 體 型 轉(zhuǎn) 變 區(qū) （ 3） 低 溫 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 變 ： 馬 氏 體 型 轉(zhuǎn) 變 區(qū) 2.影 響 C 曲 線 的 因 素2） 合 金 元 素 1） 碳 的 質(zhì) 量 分 數(shù)3） 加 熱 溫 度 和 保 溫 時(shí) 間 3.共 析 鋼

9、 的 過 冷 奧 氏 體 等 溫 轉(zhuǎn) 變 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 和 珠 光 體 的 組 織 形 態(tài) 與 性 能 根 據(jù) 過 冷 奧 氏 體 轉(zhuǎn) 變 溫 度 的 不 同 ， 共 析 成 分 碳 鋼 的 轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 可分 為 珠 光 體 （ A1 550 ） 、 貝 氏 體 （ 550 MS） 和 馬 氏 體（ MS Mf） 三 種 。l 過 冷 奧 氏 體 向 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 ， 是 通 過 形 核 和 長 大 的 過 程 來 完 成 的 ；l 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 是 一 個(gè) 擴(kuò) 散 型 轉(zhuǎn) 變 （ Fe、 C原 子 都 進(jìn) 行 擴(kuò) 散 ） ；l 一 般 情 況 下 ， 珠 光 體 為 片

10、 狀 鐵 素 體 和 片 狀 滲 碳 體 相 間 分 布 的 層 狀組 織 ， 稱 為 片 狀 珠 光 體 ； F 滲 碳 體片 間 距 ： 相 鄰 兩 片 滲 碳 體 中 心之 間 的 距 離 1）高 溫 轉(zhuǎn) 變 托 氏 體托 氏 體 是 ： 極 細(xì)片 狀 的 珠 光 體 ， 片層 極 薄 間 距 小 于0.2m， 只 有 在 電子 顯 微 鏡 下 （ 5000倍 ） 才 能 分 辨 出 它們 呈 片 狀 。 索 氏 體索 氏 體 為 ： 細(xì) 片 狀 珠 光 體 ， 片層 較 薄 間 距 在 0.4 0.2m， 一 般在 800 1000倍 的 光 學(xué) 顯 微 鏡 下 才可 分 辨 珠 光

11、體 粗 片 層 狀 鐵 素 體和 滲 碳 體 的 混 合 物 ，片 層 間 距 大 于 0.4m一 般 在 500倍 以 下 的光 學(xué) 顯 微 鏡 下 即 可 分辨 。 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 和 貝 氏 體 的 紐 織 形 態(tài) 與 性 能 鋼 的 過 冷 奧 氏 體 在 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 溫 度 以 下 、 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 溫 度 以 上的 溫 度 范 圍 內(nèi) ， 發(fā) 生 一 種 半 擴(kuò) 散 型 相 變 ， 稱 之 為 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 。轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 貝 氏 體 ， 通 常 用 字 母 B表 示 。1) 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 特 征 半 擴(kuò) 散 型 轉(zhuǎn) 變 ， 介 于 珠 光 體 和

12、馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 之 間 ； Fe原 子 不 擴(kuò) 散 ， 切 變 完 成 晶 格 改 組 ； C原 子 擴(kuò) 散 ， 析 出 碳化 物 兩 相 混 合 物 ， 其 中 a相 過 飽 和3.共 析 鋼 的 過 冷 奧 氏 體 等 溫 轉(zhuǎn) 變 2）中 溫 轉(zhuǎn) 變 上 貝 氏 體 上 貝 氏 體 中 滲 碳 體 呈 較 粗 的 片狀 ， 平 行 分 布 于 平 行 排 列 的 鐵 素 體片 層 之 間 ， 它 在 顯 微 鏡 下 呈 羽 毛 狀的 組 織 。 下 貝 氏 體 下 貝 氏 體 中 的 碳 化 物 呈 細(xì) 小 顆粒 狀 或 短 桿 狀 均 勻 分 布 在 鐵 素 體 內(nèi) ，在 顯 微 鏡

13、 下 呈 黑 色 針 葉 狀 的 組 織 。 等 溫 轉(zhuǎn) 變 曲 線 是 通 過 試 驗(yàn) 方 法 建 立 的 ， 下 面 以 共 析 鋼 為 例 說 明 建立 過 程 。 （ 1） 把 wC = 0.77% 的 共 析 鋼 制 成 若 干 個(gè) 一 定 尺 寸 的 試 樣 ， 加 熱到 A1 以 上 的 溫 度 ， 使 其 組 織 為 均 勻 的 奧 氏 體 。 （ 2） 將 試 樣 分 別 迅 速 放 入 低 于 A1 的 不 同 溫 度 （ 如 ： 710 、 450 、 350 等 ） 的 熔 鹽 槽 中 ， 迫 使 奧 氏 體 過 冷 ， 發(fā) 生 等 溫 轉(zhuǎn) 變 。 （ 3） 在 不 同

14、 溫 度 的 等 溫 轉(zhuǎn) 變 過 程 中 ， 測 出 過 冷 奧 氏 體 轉(zhuǎn) 變 開 始 和轉(zhuǎn) 變 終 了 的 時(shí) 間 ， 把 它 們 按 相應(yīng) 的 位 置 標(biāo) 記 在 時(shí) 間 溫 度 的坐 標(biāo) 圖 上 ， 分 別 連 接 各 轉(zhuǎn) 變 開始 點(diǎn) 和 轉(zhuǎn) 變 終 了 點(diǎn) ， 便 得 到如 圖 所 示 的 曲 線 。知識(shí)鏈接 熱 處 理 工 藝 曲 線 示 意 圖 1.連 續(xù) 冷 卻 轉(zhuǎn) 變 曲 線共 析 鋼 CCT 曲 線 2.連 續(xù) 冷 卻 轉(zhuǎn) 變 過 程 及 產(chǎn) 物 1.馬 氏 體 的 形 態(tài) 與 特 點(diǎn)馬 氏 體 的 晶 格 示 意 圖 當(dāng) 奧 氏 體 過 冷 到 Ms以 下 將 轉(zhuǎn) 變

15、為 馬 氏體 類 型 組 織 ；碳 在 -Fe中 的 過 飽 和 固 溶 體 ；馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 時(shí) ， 奧 氏 體 中 的 碳 全 部 保留 到 馬 氏 體 中 ；鐵 原 子 微 調(diào) 整 ， 使 原 來 奧 氏 體 的 面 心立 方 晶 格 改 組 成 體 心 立 方 晶 格 。 馬 氏 體 的 形 成 馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系 0.45%C0.2%C 1.2%C 馬 氏 體 的 形 態(tài)1.0%時(shí) ， 片 狀 馬 氏體 。 板 條 馬 氏 體 ： 光 鏡 下電 鏡 下在 電 鏡 下 ， 板 條 內(nèi) 的 亞結(jié) 構(gòu) 主 要 是 高 密 度 的 位 錯(cuò) ，=1012/cm2， 又 稱 位 錯(cuò) 馬

16、氏 體 。 馬 氏 體 的 形 態(tài) 電 鏡 下光 鏡 下 片 狀 馬 氏 體 ： 馬 氏 體 的 形 態(tài) 高硬度！ 馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C% 馬 氏 體 的 性 能 針狀馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌塑韌性比較：高針狀馬氏體的塑性和韌性均很差；低碳板條馬氏體的塑性和韌性好。 馬 氏 體 的 性 能 板 條 狀 馬 氏 體針 狀 馬 氏 體 馬 氏 體 的 轉(zhuǎn) 變 的 特 點(diǎn) 馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸 馬 氏 體 的 轉(zhuǎn) 變 的 特 點(diǎn) c.降 溫 形 成 MfMs M(50%) M(90%) 馬 氏 體 的 轉(zhuǎn) 變 的 特 點(diǎn) e.轉(zhuǎn) 變 不 徹 底 即 使

17、 冷 卻 到 Mf點(diǎn) ， 也 不可 能 獲 得 100%的 馬 氏 體， 總 有 部 分 奧 氏 體 未 能轉(zhuǎn) 變 而 殘 留 下 來 ， 稱 殘余 奧 氏 體 ， 用 A或 表 示。 馬 氏 體 的 轉(zhuǎn) 變 的 特 點(diǎn) 總 結(jié) 過 冷 奧 氏 體 轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 （ 共 析 鋼 ） 銅 棒 24 mm 如 何 消 除 拉 拔 過 程 中 的 硬 化 現(xiàn) 象 ？ 電 纜 線 0.15 mm 切 削 件 的 硬 度 在 170 230HB范 圍 內(nèi) ，切 削 性 能 較 好 。 刀 具 具 有 較 高 的 韌 性 時(shí) ， 不 容 易 發(fā) 生崩 刃 。切 削 件 的 硬 度 如 何 調(diào) 整 ？ 刀

18、 具 如 何 才 能具 有 較 高 的 韌 性 ？ 季 裂加 工 過 程 （ 鑄 、 鍛 、 焊 、切 削 ） 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 應(yīng) 力如 何 消 除 加 工 過 程 中 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 應(yīng) 力 ？ 為 什 么 將 其 安 排 在與 之 間 呢 ? 為 什 么 退 火 與 正 火 有 著 非 常 廣 泛的 應(yīng) 用 ? 在 鑄 /鍛 造 /焊 接 之 后 ， 鋼 件 中 不 但 殘 留 有 鑄 造 或 鍛 造 應(yīng) 力 ， 而 且 還 往 往 存 在 著成 分 和 組 織 上 的 不 均 勻 性 ， 因 而 機(jī) 械 性 能 較 低 ， 還 會(huì) 導(dǎo) 致 以 后 淬 火 時(shí) 的 變 形 和開 裂 。 也

19、 會(huì) 存 在 硬 度 偏 高 或 偏 低 的 現(xiàn) 象 ， 嚴(yán) 重 影 響 后 續(xù) 的 切 削 加 工 性 能 。經(jīng) 過 退 火 和 正 火 后 ， 便 可 得 到 細(xì) 而 均 勻 的 組 織 ， 并 消 除 應(yīng) 力 ， 改 善 鋼 件 的 機(jī) 械性 能 并 為 隨 后 的 淬 火 作 了 準(zhǔn) 備經(jīng) 過 退 火 與 正 火 后 ， 鋼 的 組 織 接 近 于 平 衡 組 織 ， 其 硬 度 適 中 ， 有 利 于 下 一 步 的切 削 加 工 。如 果 工 件 的 性 能 要 求 不 高 時(shí) ， 退 火 或 正 火 常 作 為 最 終 熱 處 理 。 定 義 ： 將 組 織 偏 離 平 衡 狀

20、態(tài) 的 鋼 加 熱 到 適 當(dāng) 溫 度 ， 保 溫 一 定 時(shí) 間 ， 然 后 緩 慢 冷 卻 （ 爐 冷 、 坑 冷 、 灰 冷 ） ， 以 獲 得 接 近 平 衡 狀 態(tài) 組 織 的 熱 處 理 工 藝 叫 做 退 火 。 真 空 退 火 爐 退 火 目 的 ：（ 1）降 低 硬 度 ， 提高 塑 性 ， 以 利于 切 削 加 工 和冷 變 形 加 工 （ 2）細(xì) 化 晶 粒 ， 均勻 組 織 ， 為 后續(xù) 熱 處 理 作 好組 織 上 的 準(zhǔn) 備 （ 3）消 除 殘 余 內(nèi) 應(yīng)力 ， 防 止 工 件的 變 形 與 開 裂 1.完 全 退 火 2.等 溫 退 火 3.球 化 退 火4.均

21、勻 化 退 火 5.去 應(yīng) 力 退 火6. 再 結(jié) 晶 退火 分 類 名 稱 由 來 ： 經(jīng) 歷 完 全 奧 氏 體 化過 程問 題 2： 奧 氏 體 區(qū) 的 溫 度 區(qū) 間 很 大 ， 如 果 你 是 熱 處 理 工 程 師 ，你 認(rèn) 為 完 全 退 火 應(yīng) 該 具 體 在 哪 一 個(gè) 溫 度 段 保 溫 ？問 題 1:在 相 圖 的 哪 一 個(gè) 區(qū) 域 可以 獲 得 完 全 奧 氏 體 組 織 ？完 全 退 火 目 的 ： 細(xì) 化 ， 均 勻 化 粗 大 、 不 均 勻 組 織 接 近 平 衡 組 織 調(diào) 整 硬 度 切 削 性 消 除 內(nèi) 應(yīng) 力 加 熱 溫 度 ： Ac3以 上 20-

22、30度溫 度 過 高 ： 奧 氏 體 晶 粒 粗 大 ， 綜 合 機(jī) 械 性 能 下 降 （ 霍 爾 佩 奇 公 式 ）溫 度 過 低 ： 測 溫 儀 器 的 偏 差 ， 適 當(dāng) 顧 及 熱 處 理 效 率 答 ： 完 全 退 火 不 能 用 于 過 共 析 鋼 ， 因 為 加 熱 到Accm 以 上 再 緩 慢 冷 卻 時(shí) 會(huì) 得 到 平 衡 組 織 ，即 在 晶 界 處 析 出 網(wǎng) 狀 滲 碳 體 ， 造 成 鋼 的 脆 化。 應(yīng) 用 范 圍 ： 亞 共 折 鋼 ， 共 析 鋼 ， 不 適 用 于 過 共 析 鋼 。 反 問 ： 過 共 析 鋼 的 平 衡 組 織 ？ 網(wǎng) 狀 滲 碳 體問

23、 題 ： 為 什 么 不 適 用 于 過 共 析 鋼 呢 ？ 完 全 退 火 組 織P+F問 題 ： 亞 共 析 鋼 （ 共 析 鋼 ） 的 平 衡 狀 態(tài) 組 織 ？ 返 回 等 溫 退 火 ： 先 以 較 快 的 速 度 ， 將 工 件 加 熱 到 Ac3以上 30 50 ， 保 溫 一 定 時(shí) 間 后 ， 先 以 較 快 的 冷 速冷 到 珠 光 體 的 形 成 溫 度 等 溫 ， 使 奧 氏 體 轉(zhuǎn) 變 成 珠光 體 ， 待 等 溫 轉(zhuǎn) 變 結(jié) 束 再 快 冷 。 這 樣 就 可 大 大 縮短 退 火 的 時(shí) 間 。 完 全 退 火 的 缺 點(diǎn) ： 所 需 時(shí) 間 很 長 ， 特 別

24、是 對(duì) 于 某些 奧 氏 體 比 較 穩(wěn) 定 的 合 金 鋼 ， 往 往 需 要 幾 十 小 時(shí)解 決 ： 為 了 縮 短 退 火 時(shí) 間 ， 可 采 用 等 溫 退 火 。 可 見 等 溫 退 火 所 需 時(shí) 間 比 完 全 退 火 縮 短 很 多 。等 溫 溫 度 根 據(jù) 要 求 的 組 織 和 性 能 而 定 ： 等 溫 溫 度 越高 ， 則 珠 光 體 組 織 越 粗 大 ， 鋼 的 硬 度 越 低 。 返 回 u目 的 ： 使 Fe3C球 化 ， 降 低 硬 度 ； 提 高 韌 性 ， 改 善 切 削 加 工 性 ； 為 以 后 淬 火 做 準(zhǔn) 備 。u實(shí) 質(zhì) ： 通 過 球 化 退

25、 火 ， 使 層 狀 滲 碳 體 和 網(wǎng) 狀 滲 碳 體變 為 球 狀 滲 碳 體 ， 球 化 退 火 后 的 組 織 是 由 鐵 素 體 和球 狀 滲 碳 體 組 成 的 球 狀 珠 光 體 。球 化 退 火 ： 球 化 退 火 工 藝 ： Ac1以 上 20-40度 保 溫 ， 緩 冷 應(yīng) 用 范 圍 ：過 共 析 鋼 ， 共 析 鋼組 織 ： 球 狀 P（ F+球 狀 FeC 3） 返 回 去 應(yīng) 力 退 火 目 的 ： 消 除 鑄 、 鍛 、 焊 件 、冷 沖 壓 件 （ 或 冷 拔 件 ） 及 機(jī) 加 工 的 殘余 內(nèi) 應(yīng) 力 。 定 義 ： 將 工 件 隨 爐 緩 慢 加 熱 至

26、500 650 （ Ac1點(diǎn) ） ，保 溫 一 段 時(shí) 間 (50 /h-100 /h)后 隨 爐 緩 慢 冷 卻 ， 至300 -200 出 爐 空 冷 。退 火 溫 度 愈 高 ，內(nèi) 應(yīng) 力 消 除 越 充 分 ， 退 火 所 需 的 時(shí) 間 越 短 。 在 去 應(yīng) 力 退 火 中 不 發(fā) 生 相 變 。 返 回 為 減 少 鋼 錠 、 鑄 件 或 鍛 坯 的 化 學(xué) 成 分 和 組 織 不均 勻 性 ， 將 其 加 熱 到 略 低 于 固 相 線 （ 固 相 線 以 下 100 200 ） 的 溫 度 ， 長 時(shí) 間 保 溫 （ 10h 15h） ， 并進(jìn) 行 緩 慢 冷 卻 的 熱 處

27、 理 工 藝 ， 稱 為 擴(kuò) 散 退 火 或 均 勻 化退 火 。 返 回 擴(kuò) 散 退 火 后 鋼 的 晶 粒 很 粗 大 ， 因 此 一 般 再 進(jìn) 行 完 全 退 火或 正 火 處 理 。 再 結(jié) 晶 退 火 -中 間 退 火u定 義 ： 把 經(jīng) 過 冷 變 形 處 理 的 鋼加 熱 到 再 結(jié) 晶 溫 度 以 上 150250 ， 保 溫 后 緩 慢 冷 卻 的 退火 工 藝 方 法 。 u目 的 ： 使 形 變 晶 粒 重 新 結(jié) 晶 成均 勻 的 等 軸 晶 粒 ， 以 消 除 形 變強(qiáng) 化 和 殘 余 應(yīng) 力 。u應(yīng) 用 ： 去 除 冷 變 形 鋼 引 起 的 加工 硬 化 。 再

28、 結(jié) 晶 退 火 視 頻 ： 退 火 工 藝 定 義 ： 將 工 件 加 熱 到 Ac3（ 亞 共 析 鋼 ） 或 Accm（ 過 共 析 鋼 ） 以上 30 50 ， 保 溫 后 從 爐 中 取 出 在 冷卻 。u 冷 速 快 （ 空 冷 ） ， 組 織 細(xì) ， 強(qiáng) /硬 度 提 高 。u 應(yīng) 用 范 圍 廣u 保 溫 溫 度 高 u共 析 鋼 正 火 后 組 織 ： S， u而 退 火 后 組 織 ： P。 3. 改 善 切 削 加 工 性 能 正 火 的 應(yīng) 用l （ 2） 用 于 低 、 中 碳 鋼 作 為 預(yù) 先 熱 處 理 ， 得 合 適 的 硬 度 便于 切 削 加 工 。l （

29、 3） 用 于 過 共 析 鋼 ， 消 除 網(wǎng) 狀 Fe 3C ， 有 利 于 球 化 退 火 的進(jìn) 行 。l （ 1） 用 于 普 通 結(jié) 構(gòu) 零 件 ， 作 為 最 終 熱 處 理 ， 細(xì) 化 晶 粒 提高 機(jī) 械 性 能 。 返 回 3.從 經(jīng) 濟(jì) 性 考 慮 2.從 使 用 性 能 考慮1.從 切 削 加 工 性 考 慮 （ 2） 從 使 用 性 能 上 考 慮如 工 件 性 能 要 求 不 太 高 ， 隨 后 不 再 進(jìn) 行 淬 火 和 回 火 ， 那 么 往 往 用 正 火來 提 高 其 機(jī) 械 性 能 。但 若 零 件 的 形 狀 比 較 復(fù) 雜 ， 正 火 的 冷 卻 速 度

30、有 形 成 裂 紋 的 危 險(xiǎn) ， 應(yīng) 采用 退 火 。（ 3） 從 經(jīng) 濟(jì) 上 考 慮 正 火 比 退 火 的 生 產(chǎn) 周 期 短 ， 耗 能 少 ， 操 作 簡 便 ， 故 在 可 能 的 條件 下 ， 應(yīng) 優(yōu) 先 考 慮 正 火 。（ 1） 從 切 削 加 工 性 上 考 慮一 般 金 屬 的 硬 度 在 HB170 230范 圍 內(nèi) ， 切 削 性 能 較 好 。 高 則 過 硬 ，難 加 工 ， 刀 具 磨 損 快 ； 低 則 切 屑 不 易 斷 ， 刀 具 發(fā) 熱 和 磨 損 ， 加 工 后 零件 表 面 粗 糙 度 大 。對(duì) 于 低 、 中 碳 結(jié) 構(gòu) 鋼 以 正 火 作 為 預(yù)

31、 先 熱 處 理 比 較 合 適 ，高 碳 結(jié) 構(gòu) 鋼 、 工 具 鋼 和 中 碳 以 上 合 金 鋼 則 以 退 火 為 宜 。 正 火 和 退 火 工 藝 總 結(jié) 視 頻 ： 正 火 工 藝 概 念 ： 將 鋼 件 加 熱 到 Ac3或 Ac1以 上 3050 ， 保 溫 一 定 時(shí) 間 ， 然 后 快 速 冷 卻 （ 一般 為 油 冷 或 水 冷 ） ， 從 而 得 馬 氏 體 （ 或 下貝 氏 體 ） 的 一 種 操 作 。目 的 ： 獲 得 馬 氏 體 （ 或 下 貝 氏 體 ） 。 提 高硬 度 和 耐 磨 性 下 板 條 針 狀 返 回 淬 火 加 熱 溫 度 的 選 擇 淬 火

32、 冷 卻 介 質(zhì) 淬 火 方 法 中 國 古 代 淬 火 技 術(shù) 返 回 1.淬 火 的 加 熱 溫 度淬 火 加 熱 溫 度 是 淬 火 工 藝 的 主 要 參 數(shù) 。 它 的 選 擇 應(yīng) 以 得到 均 勻 細(xì) 小 的 奧 氏 體 晶 粒 為 原 則 ， 以 使 淬 火 后 獲 得 細(xì) 小 的馬 氏 體 組 織 。 為 防 止 奧 氏 體 晶 粒 粗 化 ， 淬 火 加 熱 溫 度 一 般限 制 在 臨 界 點(diǎn) 以 上 30一 50 范 圍 。細(xì)小細(xì)小 亞 共 析 鋼 : 溫 度 ： Ac3 (30 50 )。 組 織 ： 均 勻 細(xì) 小 的 馬 氏 體 組 織 。 溫 度 過 高 : 粗

33、大 馬 氏 體 組 織 ， 嚴(yán) 重 變 形溫 度 過 低 : 組 織 中 出 現(xiàn) 鐵 素 體 ， 硬 度 不 足 。 “ 軟 點(diǎn) ” 共析鋼和過共析鋼 溫 度 ： Ac1 (30 50 ) 組 織 ： 共 折 鋼 : 均 勻 細(xì) 小 M+少 量 A 過 共 析 鋼 : 均 勻 細(xì) 小 M+粒 狀 Fe3C+少 量 A 有 利 于 獲 得 最 佳 硬 度 和 耐 磨 性 。 溫 度 過 高 ： 粗 大 的 M+較 多 A， 降 低 了 鋼 的 硬 度 和 耐 磨 度 性 ， 增 大 淬 火 變形 和 開 裂 傾 向 。 溫 度 過 低 ： ？ u為 得 到 馬 氏 體 組織 ， 淬 火 冷 卻

34、速 度必 須 大 于 臨 界 冷 卻速 度 Vk。 但 這 必 然會(huì) 產(chǎn) 生 很 大 的 內(nèi) 應(yīng)力 ， 往 往 會(huì) 引 起 工件 變 形 和 開 裂 ， 為此 人 們 提 出 了 理 想的 淬 火 冷 卻 曲 線 。 返 回 時(shí) 間 (s)300 102 103 1041010800-100100200500600700溫 度( )0400 A1MsMf 在 “ 鼻 尖 ” 溫 度 以 上 ， 在 保 證 不 出 現(xiàn) 珠 光 體 類 型 組 織 的前 提 下 ， 可 以 盡 量 緩 冷 ； 在 “ 鼻 尖 ” 溫 度 附 近 則 必 須 快 冷， 以 躲 開 “ 鼻 尖 ” ， 保 證 不 產(chǎn)

35、 生 非 馬 氏 體 相 變 ； 而 在 Ms點(diǎn)附 近 又 可 以 緩 冷 ， 以 減 輕 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 時(shí) 的 相 變 應(yīng) 力 。 2.淬 火 冷 卻 介 質(zhì)鹽 水 水 堿 浴 油 硝 鹽 浴冷 卻 能 力鋼 的 理 想 淬 火 冷 卻 速 度 u油 在 低 溫 區(qū) 冷 卻 能 力 較 理 想 ， 但 高 溫 區(qū) 冷 卻 能 力 太 小 ， 使用 于 合 金 鋼 和 小 尺 寸 的 碳 鋼 件 。u熔 鹽 作 為 淬 火 介 質(zhì) 稱 鹽 浴 ， 冷 卻 能 力 在 水 和 油 之 間 ,用 于形 狀 復(fù) 雜 件 的 分 級(jí) 淬 火 和 等 溫 淬 火 。u聚 乙 烯 醇 、 硝 鹽 水

36、 溶 液 等 也 是 工 業(yè) 常 用 的 淬 火 介 質(zhì) .2.淬 火 冷 卻 介 質(zhì) 1.單 液 淬 火 法 3.分 級(jí) 淬 火 法 4.等 溫 淬 火 法 6 冷 處 理 5.局 部 淬 火 法2.雙 液 淬 火 法 采 用 不 同 的 淬 火 方 法 可 彌 補(bǔ) 介質(zhì) 的 不 足 。 1、 單 液 淬 火 法加 熱 工 件 在 一 種 介 質(zhì) 中 連 續(xù) 冷卻 到 室 溫 的 淬 火 方 法 。操 作 簡 單 ， 易 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 化 。 2、 雙 液 淬 火 法工 件 先 在 一 種 冷 卻 能 力 強(qiáng) 的 介 質(zhì)中 冷 ， 卻 躲 過 鼻 尖 后 ， 再 在 另一 種 冷 卻 能

37、力 較 弱 的 介 質(zhì) 中 發(fā)生 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 的 方 法 。 如 水 淬油 冷 ， 油 淬 空 冷 .優(yōu) 點(diǎn) 是 冷 卻 理 想 ， 缺 點(diǎn) 是 不 易 掌握 。 用 于 形 狀 復(fù) 雜 的 碳 鋼 件 及大 型 合 金 鋼 件 。 3、 分 級(jí) 淬 火 法 在 Ms附 近 的 鹽 浴 或 堿 浴 中淬 火 ， 待 內(nèi) 外 溫 度 均 勻 后再 取 出 緩 冷 。鹽 浴 爐 4、 等 溫 淬 火 法l 將 工 件 在 稍 高 于 Ms 的鹽 浴 或 堿 浴 中 保 溫 足 夠長 時(shí) 間 ， 從 而 獲 得 下 貝氏 體 組 織 的 淬 火 方 法 。l 經(jīng) 等 溫 淬 火 零 件 具

38、有 良好 的 綜 合 力 學(xué) 性 能 ， 淬火 應(yīng) 力 小 .l 適 用 于 形 狀 復(fù) 雜 及 要 求較 高 的 小 型 件 。 爐 冷 F + P空 冷 F + S油 冷 T + M水 冷 M爐 冷 P + Fe3C空 冷 S + Fe3C油 冷 T + M + A水 冷 M + A 返 回 中 國 在 春 秋 晚 期 已 掌握 冶 鐵 技 術(shù) 。 戰(zhàn) 國 時(shí) 期， 冶 鐵 業(yè) 已 逐 漸 盛 行 ，到 了 晚 期 ， 不 僅 能 煉 出高 碳 鋼 ， 并 掌 握 了 淬 火技 術(shù) ， 于 是 開 始 進(jìn) 入 以鐵 兵 器 代 替 銅 兵 器 的 時(shí)代 。 戰(zhàn) 國 晚 期 還 出 現(xiàn) 了鐵

39、 制 鎧 甲 。 西 漢 史 記 天 官 書 中 有 “ 水 與 火 合 為 淬 ” 一 說， 正 確 地 說 出 了 鋼 鐵 加 熱 、 水 冷 的 淬 火 熱 處 理 工 藝要 點(diǎn) 。 漢 書 王 褒 傳 中 記 載 有 “ 清 水 淬 其 鋒 ” 的 制 劍技 術(shù) 。 明 代 科 學(xué) 家 宋 應(yīng) 星 在 天 工 開 物 一 書 中 對(duì) 鋼 鐵 的退 火 、 淬 火 、 滲 碳 工 藝 作 了 詳 細(xì) 的 論 述 。 返 回 現(xiàn) 代 淬 火 工 藝 方 法 不 僅 有 奧 氏 體 化 直 接 淬 火 ， 而 且 還 有能 夠 控 制 淬 火 后 的 組 織 和 性 能 及 減 少 變 形

40、的 各 種 淬 火 工 藝方 法 ， 甚 至 可 以 把 淬 火 冷 卻 過 程 直 接 與 熱 加 工 工 序 結(jié) 合起 來 ， 如 激 光 淬 火 、 真 空 淬 火 、 鑄 后 淬 火 、 鍛 后 淬 火 、形 變 淬 火 等 。 淬 火 工 藝 方 法 應(yīng) 根 據(jù) 材 料 及 其 對(duì) 組 織 、性 能 和 工 件 尺 寸 精 度 的 要 求 ， 在 保 證 技 術(shù) 條 件 要 求 的前 提 下 ， 充 分 考 慮 經(jīng) 濟(jì) 性 和 實(shí) 用 性 來 選 擇 。 淬 透 性 是 指 鋼 在 淬 火時(shí) 形 成 馬 氏 體 的 能 力 。 通常 以 鋼 在 規(guī) 定 的 條 件 下淬 火 時(shí) 獲

41、得 淬 硬 層 深度 的 能 力 來 衡 量 。 1.鋼 的 淬 硬 性 和 淬 透 性 1.鋼 的 淬 硬 性 和 淬 透 性 鋼 在 理 想 的 淬 火 條 件 下 ，獲 得 馬 氏 體 后 能 達(dá) 到 的 最 高硬 度 。 鋼 的 淬 硬 性 取 決 于 含碳 量 的 高 低 。 淬 透 性 與 淬 硬 性 ？ 淬 透 性 是 鋼 淬 火 時(shí) 獲 得 M的 能 力 ！淬 硬 性 是 鋼 淬 火 獲 得 M的 硬 度 ！淬 透 性 與 具 體 工 件 的 淬 透 深 度 ？淬 透 性 是 鋼 的 一 種 屬 性 ， 在 相 同 的 奧 氏 體 化 溫 度 下 淬 火 時(shí) ， 其淬 透 性

42、是 不 變 的 ！具 體 工 件 的 淬 透 深 度 是 指 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 條 件 下 得 到 半 馬 氏 體 區(qū) 至工 件 表 面 的 距 離 ， 是 不 確 定 的 ， 受 淬 透 性 、 工 件 尺 寸 、 冷 卻 介質(zhì) 等 的 影 響 。 鋼 件 淬 硬 深 度 、 硬 度 分 布 與 冷 卻 速 度 的 關(guān) 系 2.淬 透 性 的 測 定1）臨 界 直 徑 法 2）末 端 淬 火 法 末 端 淬 火 法 及 淬 透 性 曲 線 3.影 響 鋼 的 淬 透 性 的 因 素碳 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 合 金 元 素A B未 溶 第 二 相D奧 氏 體 化 的 溫度C 5.鋼 的 淬 火

43、 缺 陷鋼 的 淬 火 缺 陷 產(chǎn) 生 的 原 因 、 后 果 、 防 止 與 補(bǔ) 救 方 法 視 頻 ： 鋼 的 淬 火 對(duì) 于 退 火 難 以 軟 化的 某 些 合 金 鋼 ， 在 淬火 （ 或 正 火 ） 后 常 采用 高 溫 回 火 ， 使 鋼 中碳 化 物 適 當(dāng) 聚 集 ， 將硬 度 降 低 ， 以 利 于 切削 加 工 。（ 1） （ 2） （ 3） （ 4）獲 得 工 件 所 要 求 的 力 學(xué) 性 能 。穩(wěn) 定 工 件 尺 寸 。降 低 脆 性 ， 消 除 或減 少 內(nèi) 應(yīng) 力 。 淬 火 鋼 回 火 時(shí) 不 同 溫 度 下 的 組 織 狀 態(tài) 45 鋼 的 回 火 組織 回

44、 火 組 織 與 一 般 組 織 相 比 具 有 較 優(yōu)的 性 能 ， 如 硬 度 相 同 時(shí) ， 回 火 托 氏 體 和 回 火索 氏 體 比 一 般 托 氏 體 （ 油 淬 ） 和 索 氏 體 （ 正火 ） 具 有 更 高 的 強(qiáng) 度 、 塑 性 和 韌 性 ， 這 主 要是 組 織 形 態(tài) 不 同 導(dǎo) 致 的 。 2、 中 溫 回 火 （ 350-500） C 組 織 ： T回 =F針 +Fe3C粒目 的 ： 獲 得 高 的 彈 性 極 限 、屈 服 點(diǎn) 和 較 好 的 韌 性 。 又 稱彈 性 處 理 。 硬 度 為 35-45HRC.應(yīng) 用 ： 彈 性 零 件 及 熱 鍛 模 具等

45、。 淬 火 鋼 的 韌 性并 不 總 是 隨 溫 度 升高 而 提 高 。 在 某 些 溫 度 范圍 內(nèi) 回 火 時(shí) ， 會(huì) 出現(xiàn) 沖 擊 韌 性 下 降 的現(xiàn) 象 ， 稱 回 火 脆 性。 1.低 溫 回 火 脆 性 2.高 溫 回 火 脆 性 1、 第 一 類 回 火 脆 性u(píng)又 稱 不 可 逆 回 火 脆 性 。 是 指 淬 火 鋼 在 250-350 回 火 時(shí) 出 現(xiàn) 的脆 性 。l 這 種 回 火 脆 性 是 不 可 逆 的 ，只 要 在 此 溫 度 范 圍 內(nèi) 回 火就 會(huì) 出 現(xiàn) 脆 性 ， 目 前 尚 無有 效 消 除 辦 法 。l 回 火 時(shí) 應(yīng) 避 開 這 一 溫 度 范

46、圍 。 2、 第 二 類 回 火 脆 性u(píng) 又 稱 可 逆 回 火 脆 性 。 是 指 淬 火 鋼 在 500-650 范 圍 內(nèi) 回 火 后 緩 冷 時(shí) 出 現(xiàn) 的 脆 性 .回 火 后 快 冷 不 出 現(xiàn) ， 是 可 逆 的 。u 防 止 辦 法 ： 回 火 后 快 冷 。 加 入 合 金 元 素 W (約 1%)、 Mo(約 0.5%)。 該 法更 適 用 于 大 截 面 的 零 部 件 視 頻 ： 鋼 的 回 火 工 藝 的 核 心 ： 使 零 件 具 有 “ 表 硬 里 韌 ”的 力 學(xué) 性 能 。 表 面 淬 火 目 的 ： 使 表 面 具 有 高 的 硬 度 、 耐 磨 性 和

47、疲 勞 極 限 ； 心 部 在 保 持 一 定 的 強(qiáng) 度 、 硬 度 的 條 件 下 ， 具有 足 夠 的 塑 性 和 韌 性 。 即 表 硬 里 韌 。 適 用 于 承 受 彎 曲 、 扭 轉(zhuǎn) 、 摩 擦 和 沖 擊 的 零 件 。 0.4 0.5%C的 中 碳 鋼 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 。 鑄 鐵 提 高 其 表 面 耐 磨 性 。 機(jī) 床 導(dǎo) 軌 表 面 淬 火 齒 輪 工 藝 ： 對(duì) 于 結(jié) 構(gòu) 鋼 為 調(diào) 質(zhì) 或 正火 ， 前 者 性 能 高 ， 用 于要 求 高 的 重 要 件 ，

48、后 者用 于 要 求 不 高 的 普 通 件 。 目 的 : 為 表 面 淬 火 作 組 織 準(zhǔn)備 ； 獲 得 最 終 心 部 組 織 。 回 火 索 氏 體 索 氏 體 預(yù) 備 熱 處 理 采 用 低 溫 回 火 ， 溫 度 不 高 于 200 。 回 火 目 的 為 降 低 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 保 留 淬 火 高 硬 度 、耐 磨 性 。表 面 淬 火 后 的 回 火 表 層 組 織 為 M回 ； 心 部 組 織 為 S回 (調(diào) 質(zhì) )或F+S(正 火 )。表 面 淬 火 +低 溫 回 火 后 的 組 織 感 應(yīng) 加 熱 ： 利 用 交 變 電 流 在 工 件表 面 感 應(yīng) 巨 大 渦 流 ，

49、 使 工 件 表 面迅 速 加 熱 的 方 法 。表 面 淬 火 常 用 加 熱 方 法感 應(yīng) 加 熱 表 面 淬 火 示 意圖 1 工 件 ； 2 感 應(yīng) 線 圈 ； 3 淬 火 噴 水 管 ；4 加 熱 淬 火 層 特 點(diǎn) ：（ 1） 加 熱 速 度 快 。 （ 2） 淬 火 質(zhì) 量 好 。 （ 3） 淬 硬 層 深 度 易 于 控 制 ，易 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 化 和 自 動(dòng) 化 ， 適 用于 大 批 量 生 產(chǎn) 。 火 焰 加 熱 : 利 用 乙 炔 火 焰 直 接 加 熱工 件 表 面 的 方 法 。 成 本 低 ， 但 質(zhì)量 不 易 控 制 。1 火 焰 燒 嘴 ； 2 噴 水管 ；

50、3 淬 硬 層 ； 4 工件 特 點(diǎn) ： 加 熱 溫 度 及 淬 硬 層 深 度 不 易 控制 ， 易 產(chǎn) 生 過 熱 和 加 熱 不 均 勻 ， 淬 火 質(zhì) 量 不 穩(wěn) 定 。 不 需 要 特 殊 設(shè) 備 ， 適 用 于 單 件 或小 批 量 生 產(chǎn) 。 激 光 表 面 熱 處 理 激 光 熱 處 理 : 利 用 高 能 量 密 度 的 激 光 對(duì) 工 件 表面 進(jìn) 行 加 熱 的 方 法 。 效 率 高 ， 質(zhì) 量 好 。 化 學(xué) 熱 處 理 是 將 鋼 件 放 在 一 定 的 活 性 介 質(zhì) 中 加熱 和 保 溫 ， 使 一 種 或 幾 種 活 性 原 子 滲 入 其 表 面 ，改 變

51、表 面 的 化 學(xué) 成 分 和 組 織 ， 從 而 改 善 表 面 性能 的 熱 處 理 工 藝 。進(jìn) 行 的 條 件 ： 滲 入 元 素 的 原 子 必 須 是 活 性 原 子 ， 而 且 具 有 較大 的 擴(kuò) 散 能 力 ； 零 件 本 身 具 有 吸 收 滲 入 原 子 的 能 力 ， 即 對(duì) 滲 入原 子 有 一 定 的 溶 解 度 或 能 與 之 化 合 ， 形 成 化 合物 。 化 學(xué) 熱 處 理 的 過 程 分 解 吸 收 擴(kuò) 散 化 學(xué) 介 質(zhì) 在 高 溫下 釋 放 出 待 滲 的活 性 原 子活 性 原 子 被 零件 表 面 吸 收 和溶 解 活 性 原 子 由 零 件表 面

52、 向 內(nèi) 部 擴(kuò) 散 ，形 成 一 定 的 擴(kuò) 散層 與 表 面 淬 火 相 比 ， 化 學(xué) 熱 處 理 不 僅 改 變 鋼 的 表層 組 織 ， 還 改 變 其 化 學(xué) 成 分 。 化 學(xué) 熱 處 理 也 是 獲 得 表 硬 里 韌 性 能 的 方 法 之 一 。 根 據(jù) 滲 入 的 元 素 不 同 ， 化 學(xué) 熱 處 理 可 分 為 ： 滲 碳 、 氮 化 、 碳 氮 共 滲 。 可 控 氣 氛 滲 碳 爐 滲碳回火爐 是 指 向 鋼 的 表 面 滲 入 碳 原子 的 過 程 。 滲 碳 目 的 提 高 工 件 表 面 硬 度 、耐 磨 性 及 疲 勞 強(qiáng) 度 ，同 時(shí) 保 持 心 部 良

53、 好的 韌 性 。 滲 碳 用 鋼 為 含 0.1 0.25%C的 低 碳 鋼 ， 碳 高 則心 部 韌 性 降 低 。 經(jīng)滲碳的機(jī)車從動(dòng)齒輪1.鋼 的 滲 碳 氣 體 滲 碳法 示 意 圖 (a)氣 體 滲 碳 法 將 工 件 放 入 密 封 爐 內(nèi) ，在 高 溫 滲 碳 氣 氛 中 滲碳 ； 滲 劑 為 氣 體 (煤 氣 、液 化 氣 等 )或 有 機(jī) 液 體(煤 油 、 甲 醇 等 )； 優(yōu) 點(diǎn) : 質(zhì) 量 好 , 效 率 高 ； 缺 點(diǎn) : 滲 層 成 分 與 深度 不 易 控 制 。 滲 碳 方 法 (c)真 空 滲 碳 法l將 工 件 放 入 真 空 滲 碳 爐 中 ， 抽真 空

54、后 通 入 滲 碳 氣 體 加 熱 滲 碳 ；l優(yōu) 點(diǎn) : 表 面 質(zhì) 量 好 , 滲 碳 速 度 快 。 真 空 滲 碳 爐(b)固 體 滲 碳 法 將 工 件 埋 入 滲 劑 中 ， 裝 箱 密 封 后 在 高 溫 下 加 熱 滲 碳 ； 滲 劑 為 木 炭 ； 優(yōu) 點(diǎn) ： 操 作 簡 單 ； 缺 點(diǎn) ： 滲 速 慢 ， 勞 動(dòng) 條 件 差 。 滲 碳 溫 度 ： 為 900 950 。 每 保 溫 1小 時(shí) ， 厚 度 增 加 0.2 0.3mm； 滲 碳 層 厚 度 （ 由 表 面 到 過 度 層 一 半 處 的 厚 度 ） ：一 般 為 0.5 2.5mm。 低 碳 鋼 滲 碳 緩

55、冷 后 的 組 織 l滲 碳 層 表 面 含 碳 量 ：以 0.85 1.05為 最 好 。l滲 碳 緩 冷 后 組 織 ：表 層 為 P+Fe3C ； 心 部 為 F+P； 中 間為 過 渡 區(qū) 。 滲 碳 后 的 熱 處 理 目 的 ： 為 了 充 分 發(fā) 揮 滲 碳 層 的 作 用 ， 使 零 件 表面 獲 得 高 硬 度 和 高 耐 磨 性 ， 心 部 保 持 足 夠 的 強(qiáng)度 和 韌 性 。 滲 碳 后 的 熱 處 理 示 意 圖 直 接 淬 火 一 次 淬 火 二 次 淬 火 淬 火 方 法 ：預(yù) 冷 淬 火 法 ： 滲 碳 后 預(yù) 冷 到 略 高 于 Ar1溫 度 (830 85

56、0 )直 接 淬 火 ；一 次 淬 火 法 ： 即 滲 碳 緩 冷 后 重 新 加 熱 (略 高 于 Ac3或 Ac1)淬火 ；二 次 淬 火 法 ： 即 滲 碳 緩 冷 后 第 一 次 加 熱 為 心 部 Ac3+3050 ， 細(xì) 化 心 部 ； 第 二 次 加 熱 為 Ac1+30 50 ， 細(xì) 化 表層 。 滲 碳 后 的 熱 處 理 示 意 圖 滲 氮 是 指 向 鋼 的 表 面 滲 入 氮 原 子 的 過 程 。井 式 氣 體 氮 化 爐 l為 含 Cr、 Mo、 Al、 Ti、V的 中 碳 鋼 ； 滲 氮 工 藝 500 600 20 50h 0.3 0.5mm 滲 氮 用 鋼2.

57、鋼 的 滲 氮 常 用 滲 氮 方 法 氣 體 滲 氮 法 ： 與 氣 體滲 碳 法 類 似 ， 滲 劑 為氨 ； 離 子 滲 氮 法 ： 是 在 電場 作 用 下 ， 使 電 離 的氮 離 子 高 速 沖 擊 作 為陰 極 的 工 件 。 與 氣 體氮 化 相 比 ， 氮 化 時(shí) 間短 ， 氮 化 層 脆 性 小 。 離 子 氮 化 爐 滲 氮 的 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 滲 氮 件 表 面 硬 度 高（ H V1000 1100） ， 耐磨 性 和 熱 硬 性 高 ； 由 于 表 面 存 在 壓 應(yīng) 力 ，疲 勞 強(qiáng) 度 高 ； 滲 氮 溫 度 低 ， 滲 氮 后 不需 進(jìn) 行 熱 處 理 ，

58、 工 件 變形 小 ； 表 層 形 成 的 滲 氮 物 化 學(xué)穩(wěn) 定 性 高 ， 耐 蝕 性 好 。氮化層組織38CrMoAl氮 化 層 硬 度 滲 氮 的 缺 點(diǎn) ： 工 藝 復(fù) 雜 ， 成 本 高 ， 氮 化 層 薄 ； 用 于 耐 磨 性 、 精 度 要 求 高 的 零 件 及 耐 熱 、 耐 磨及 耐 蝕 件 ， 如 儀 表 的 小 軸 、 輕 載 齒 輪 及 重 要 的曲 軸 等 。 縫 紉 機(jī) 用 氮 化 件 經(jīng) 氮 化 的 機(jī) 車 曲 軸 滲 氮 的 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 高 溫 碳 氮 共 滲 830 850 1 2h 0.2 0.5mm 滲 碳 為 主 淬 火 +低 溫 回 火

59、 低 碳 鋼 、 中 碳 鋼 和 合 金結(jié) 構(gòu) 鋼 零 件 低 溫 碳 氮 共 滲 500 600 1 4h 0.2 0.5mm 滲 氮 為 主 不 需 要 合 金 工 具 鋼3.鋼 的 碳 氮 共 滲 利 用 氣 態(tài) 化 合 物 （ 或 化 合 物 的 混 合 物 ） 在 基 體 受熱 表 面 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 并 在 該 基 體 表 面 生 成 固 態(tài) 沉 積物 的 過 程 ， 簡 稱 為 CVD。1.化 學(xué) 氣 相 沉 積 ： 在 真 空 環(huán) 境 中 ， 以 物 理 方 法 產(chǎn) 生 的 原 子 或 分 子 沉積 在 基 材 上 ， 形 成 薄 膜 或 涂 層 的 方 法 稱 為

60、 物 理 氣 體 沉積 ， 簡 稱 為 PVD。2.物 理 氣 相 沉 積 ： 用 直 流 電 場 或 微 波 電 場 使 低 壓 氣 體 放 電 得 到 等 離子 體 ， 則 可 促 進(jìn) 氣 相 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 在 基 材 上 沉 積 化 合 物涂 層 ， 這 種 技 術(shù) 叫 等 離 子 增 強(qiáng) 化 學(xué) 氣 相 沉 積 ， 簡 稱 為PCVD。3.等 離 子 體增 強(qiáng) 化 學(xué)氣 相 沉 積 1.形 變 熱 處 理 ： 一 種 把 塑 性 變 形 與 熱 處 理 有 機(jī) 結(jié) 合 起 來 的 新 技 術(shù) 。 分 為高 溫 形 變 熱 處 理 和 低 溫 形 變 熱 處 理 兩 種 。 2.亞

61、 溫 淬 火 ： 將 鋼 加 熱 到 略 低 于 Ac3 的 溫 度 ， 然 后 進(jìn) 行 淬 火 ， 淬 火 后得 到 在 馬 氏 體 的 基 體 上 保 留 少 量 彌 散 分 布 的 鐵 素 體 組 織 。 3.激 光 熱 處 理 ： 利 用 激 光 束 的 高 密 度 能 量 快 速 加 熱 工 件 表 面 ， 然 后 依 靠工 件 本 身 的 導(dǎo) 熱 冷 卻 而 使 其 淬 火 。 4.保 護(hù) 氣 氛 熱 處 理 ： 熱 處 理 時(shí) 采 用 無 氧 化 加 熱 ， 可 在 爐 內(nèi) 通 入 高 純 度 的 氮 氣和 氬 氣 等 保 護(hù) 氣 體 ， 以 防 零 件 的 氧 化 與 脫 碳 。 5.真 空 熱 處 理 ： 熱 處 理 時(shí) 將 工 件 置 于 0.013 3 1.23 Pa 真 空 度 的 介 質(zhì) 中 加熱 。