火焰加热感应淬火
表面淬火设备介绍
5)晶闸管中频电源装置在运行中，能根据负载变化自动调整频率 系统的输出功率一直保持在额定值
器结构示意图及说明。
表4-11 高频感应器结构
表4-11 中频感应器结构
三、感应器基本尺寸的确定
1.感应器与工件之间的间隙确定 表4-13为推荐采用的感应器与零件表面之间间隙的经验
数据。 2.感应器尺寸的确定
(1)感应器直径的确定 加热外圆表面时，感应器的内径 可由下式计算：
加热圆孔表面时，感应器的外径可由下 式计算：
3.前进法:火焰喷嘴和冷却装置沿淬火零件表面作平行移动，一边加 热，一边冷却，淬火零件可缓慢移动和不动。这种方法可以使很长 的工件进行表面淬火(如长轴、机床床身、导轨等)，也适用于大模 数齿轮进行逐齿的淬火。
4.联合法：是指淬火零件绕其轴线作迅速旋转，而喷嘴及喷水装置同时沿 零件轴线平行移动。该法加热比较均匀，可作冷轧辊的表面淬火用。
二、感应器的分类及结构
1 分类 （1）加热方法 同时加热感应器和连续加热感应器
（2）零件加热部位形状 外表面加热感应器 内表面加热感应器 平面加热感应器 特殊形状加热感应器
（3）电源频率 高频 中频
2 结构
（1）.制造感应器用纯铜厚度
纯铜厚度应稍大于感应电流冷态透入深度。
• 高频电流较小，不需要很高的机械强度，可用薄壁纯铜管绕制而 成，也可用薄铜片焊接而成。
如采用多匝时，则匝间距不超过零件与感应器之间的间隙， 以提高效率，一般匝间距为3~6mm。
表面淬火方法
表面淬火方法一:感应加热表面淬火定义:感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，继之快速冷却，以获得马氏体组织的工艺。
分类:分为高频淬火，中频淬火，和高频脉冲淬火即微感应淬火三类。
1:感应加热基本原理:(1)感应加热的物理基础;当工件放在通有交变电流的感应圈中，在交变电流所产生的交变磁场作用下将产生感应电动势。
电流透人深度随着工件材料的电阻串的增加而增加，随工件材料的导磁串及电流频率的增加而减小。
钢的电阻率随着加热温度的升高而增大，在800-900?时，各类钢的电阻率基本相等，通常把20?时的电流透人深度称为"冷态电流透人深度"，而把800?时的电流透入深度。
称为热态电流透人深度。
(2)感应加热的物理过程感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在此薄层内进行加热。
表面温度升高，薄层有-定深度，且温度超过磁性转变点(或转变成奥氏体)时，此薄层变为顺磁体，交变电流产生的磁力线移向与之毗连的内侧铁磁体处，涡流移向内侧铁磁体处，由于表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处，电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。
此时工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热。
这种加热方式称为透人式加热、当变成顺磁体的高温层的厚度超过热态电流进入的深度后，涡流不再向内部推移，而按着热态特性分布，继续加热时，电能只在热态电流透人层范围内变成热量，此层的温度继续升高。
与此同时，由于热传导的作用，热量向工件内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。
透入式加热较传导式加热有如下特点:(a)表面的温度超过A2点以后，最大密度的涡流移向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热;(b)加热迅速，热损失小，热效率高;(c)热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高，2.感应加热表面淬火工艺(1)根据零件尺寸及硬化层深度的要求，合理选择设备。
第6章 钢的热处理
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
模具材料三大热处理表面淬火、退火工艺、正火工艺区别
学习模具一定要了解模具材料的热处理 大家好好学习 天天向上 ！
表面淬火? 钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表பைடு நூலகம்层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。? 感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高2.工件因不是整体加热，变形小3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好6.便于机械化和自动化7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。? 感应加热的基本原理将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。? 感应表面淬火后的性能1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个单位（HRC）。2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。
表面热处理
定义： 将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质
中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成 分、组织和性能的一种热处理工艺。
化学热处理的基本过程: 渗剂分解出活性原子 →工件表面吸收活性原子 → 活性原子从工件表层向内部的扩散
7.3.2、表面化学热处理
一、什么是化学热处理？
钢件和铸铁件
采用低电压、大电流，通 过压紧在工件表面的滚轮与工 件形成回路，靠接触电阻热实 现快速加热，滚轮移去后即进 行自激冷淬火。
淬硬层达0.15-0.35mm， 硬度均匀，且变形小，目前主 要用于导轨的强化。
7.3.2 化学热处理
一、化学热处理原理 二、钢的渗碳 三、钢的渗氮 四、钢的碳氮和氮碳共渗
化学热处理
1）、气体渗碳 ➢ 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。 井式气体渗碳炉
1）、气体渗碳
方法：滴注式渗碳
介质：苯、醇、煤油等液体
工艺：将工件装在密封的渗碳炉中，加热到900～950℃(常用
930℃)，向炉内滴入煤油、苯、 甲醇、丙酮等有机液体，在高 煤油
风扇电机
温下分解成CO、CO2、H2及 CH4等气体组成的渗碳气氛。
（3）二次淬火 目的：
• 第一次淬火TH > Ac3，细化心部组织↑其性能 • 第二次淬火TH > Ac1，细化表层组织↑其性能 •故可获得表面具有高硬度、耐磨性和疲劳强度，
心部具有良好的强韧性和塑性。
应用： 仅适用于本质粗晶粒钢和使用性能要求很高
的工件。这种方法工艺较复杂，因加热次数多， 工件易氧化、脱碳和变形，成本高等缺点，故目 前该工艺已很少采用。
改变钢的表层化学成份→化学热处理
7.3.1表面淬火
一、感应加热表面淬火
各种淬火方法及其适用范围
各种淬火方法及其适用范围1. 第一种淬火方法是通过快速冷却金属材料以增加硬度和强度。
2. 水淬是一种常见的淬火方法，适用于中碳钢和高碳钢。
3. 油淬是另一种常见的淬火方法，适用于低合金钢和不锈钢。
4. 空气淬火适用于部分合金钢和精密零件，用以减少内部应力。
5. 盐浴淬火适用于高温合金钢和不锈钢，效果好且工艺复杂。
6. 固体表面淬火适用于需要局部提高硬度的工件，如齿轮或轴承。
7. 坩埚淬火适用于大型工件，能够在淬火中保持均匀的温度。
8. 悬浸淬火适用于金属丝和细小零件的表面硬化处理。
9. 感应淬火适用于需要精确控制加热和冷却的工件，如汽车零件和机械零件。
10. 激光淬火适用于需要局部加热的工件，效果快速且精准。
11. 火焰淬火适用于大型铸件或焊接接头的局部淬火。
12. 淬火渗碳适用于提高工件表面硬度和耐磨性，如齿轮和轴承。
13. 离子淬火适用于细小和复杂零件的表面强化处理。
14. 表面淬火适用于需要提高表面硬度的工件，如刀具和模具。
15. 淬火退火适用于同一工件先淬火后退火，以调整其组织和性能。
16. 淬火油是一种常用的冷却介质，适用于大多数碳钢和合金钢。
17. 淬火盐适用于提高淬火速度和表面质量，常用于碳化钢和合金钢。
18. 淬火水适用于快速冷却要求不高的低碳钢和中碳钢。
19. 淬火气体适用于需要精确控制冷却速度和保护表面的工件。
20. 淬火溶液适用于对淬火速度和表面质量要求高的合金钢和不锈钢。
21. 淬火工艺可根据工件材料和要求的硬度而定。
22. 淬火过程需要考虑工件的形状和尺寸，以保证其均匀性和质量。
23. 不同淬火方法对工件的影响有所不同，需根据具体情况选择合适的方法。
24. 淬火是金属热处理的重要环节，直接影响工件的使用性能。
25. 正确的淬火方法可以提高工件的硬度和强度，延长其使用寿命。
26. 淬火过程中要严格控制冷却速度和温度，以避免产生裂纹和变形。
27. 淬火后通常需要进行回火处理，以消除内部应力和提高韧性。
第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
(工艺技术)退火、正火、淬火和回火热处理工艺比较
1.退火把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温．退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
a将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力．b，把钢加热到７５０度，保温一段时间，缓慢冷却至５００度下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢．c，去应力退火又叫低温退火，把钢加热到５００～６００度，保温一段时间，随炉缓冷到３００度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力．2.正火将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。
故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。
3.淬火将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。
马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。
马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
4.回火钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。
因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。
通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。
根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
A 低温回火１５０～２５０．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性．B 中温回火３５０～５００；提高弹性，强度．C 高温回火５００～６５０；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。
6.钢的热处理(3)汇总
2）零件变形与开裂 ➢正确选材、合理设计。 ➢淬火前进行相应的退火或正火，细
化晶粒、均匀组织。
➢严格控制淬火加热温度。 ➢采用适当的淬火方法。 ➢淬火后立即回火。
二、 热处理零件的结构工艺性
设计倒角 避免厚薄悬殊 形状对称
三、 热处理工序位置的安排
退火、正火的工序位置 毛坯生产 退火或正火 机械加工
氮化件的组织和性能
• 高硬度（1000HV~1100HV），高耐磨性、热 硬性（Fe4N,Fe2N）。
• 表面压应力提高疲劳强度。 • 温度低，变形小。 • 耐蚀性好（水、过热蒸汽、碱溶液）。
氮化用钢 35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA 等 应用 发动机汽缸、排气阀、精密机床丝杠、 镗床主轴、气轮机阀门 耐磨性 精度 耐热 耐蚀件。
活塞销
➢ 渗碳方法 气体渗碳
介质： 煤油、苯、甲醇 煤气、天然气
反应： 2CO CO2+[C] H2+CO H2O+[C] CnH2n nH2+n[C]
气体渗碳炉
固体渗碳
介质：
木炭、碳酸盐（BaCO3 Na2CO3） 反应：
BaCO3 CO2+C 2CO 特点：
BaO+CO2 2CO CO2 +[C]
传 动 轴 淬 火
斧子淬火
齿轮、链轮淬火
大模数齿轮单齿淬火
工件内孔淬火
感应加热表面淬火件的技术条件
1、表面硬度 P119表5-1 2、淬硬层深度 表5-2 3、预先热处理要求(调质/正火)
二、火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火特点
设备简单、成本低、灵活性大。 淬硬层2~6mm，太深易过热，质量
6钢的热处理（3）
热处理工艺流程
热处理工艺流程热处理是通过对金属材料进行加热、保温和冷却的过程，以改变其组织结构和性能的一种工艺。
热处理可以提高金属的硬度、强度、韧性、耐磨性等性能，并改善其加工性能和使用寿命。
本文将详细介绍热处理的工艺流程和各个步骤。
1. 材料准备热处理的第一步是对材料进行准备。
这包括选择适合热处理的材料，检查材料的质量和尺寸，并清洁材料表面以去除污垢和氧化物。
2. 加热加热是热处理的核心步骤之一。
加热的目的是使材料达到所需的温度，以改变其组织结构和性能。
加热可以通过多种方式进行，如火焰加热、电阻加热、电磁感应加热等。
在加热过程中，需要控制加热速率和加热温度。
加热速率应根据材料的类型和尺寸来确定，以避免材料的变形和裂纹。
加热温度应根据所需的热处理效果来确定，可以根据材料的相图和热处理手册进行选择。
3. 保温保温是热处理的另一个核心步骤。
在加热到所需温度后，需要将材料保持在该温度下一段时间，以使其组织结构发生相应的变化。
保温时间的长短取决于材料的类型和尺寸，以及所需的热处理效果。
在保温过程中，需要控制保温温度和保温时间。
保温温度应保持稳定，以确保材料的组织结构得到充分的改变。
保温时间应根据所需的热处理效果来确定，可以根据材料的相图和热处理手册进行选择。
4. 冷却冷却是热处理的最后一步。
在保温结束后，需要将材料迅速冷却，以固定其新的组织结构和性能。
冷却的方式可以是自然冷却、风冷、水淬等，具体取决于材料的类型和所需的热处理效果。
在冷却过程中，需要控制冷却速率和冷却介质的选择。
冷却速率应根据材料的类型和尺寸来确定，以避免材料的变形和裂纹。
冷却介质的选择应根据材料的相图和热处理手册进行选择，以确保材料能够达到所需的组织结构和性能。
5. 淬火淬火是热处理中常用的一种方法，用于提高材料的硬度和强度。
淬火是在材料加热到一定温度后，迅速冷却至室温或低温，以使材料的组织结构发生马氏体转变。
淬火过程中，需要控制淬火温度、淬火介质和淬火时间，以确保材料能够达到所需的硬度和强度。
表面热处理的方法
表面热处理的方法
表面热处理是一种通过改变金属表面的组织和性能来改善材料性能的工艺。
以下是几种常见的表面热处理方法：
1. 淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却（通常是用水或油）。
这会使金属表面变硬，但内部仍然保持韧性。
2. 回火：在淬火后，将金属重新加热到较低温度，以减轻淬火过程中的应力并提高韧性。
回火可以调整金属的硬度和韧性，使其适应特定的应用需求。
3. 渗碳：将金属置于含碳介质中，使碳原子渗入表面。
这会提高金属表面的硬度和耐磨性。
4. 氮化：将金属暴露在氨气等含氮介质中，使氮原子渗入表面。
氮化处理可以提高金属的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
5. 表面淬火：通过感应加热或火焰加热等方法，仅对金属表面进行局部淬火。
这种方法可以在不改变整体材料性质的情况下，提高特定区域的硬度和耐磨性。
6. 激光淬火：使用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，实现局部淬火。
激光淬火可以实现高精度的加热控制，适用于特定形状和尺寸的零件。
这些表面热处理方法可以根据不同的材料和应用需求进行选择和组合。
它们可以改善金属材料的表面性能，如硬度、耐磨性、疲劳寿命和耐腐蚀性，从而延长零件的使用寿命并提高其性能。
表面热处理名词解释
表面热处理名词解释
表面热处理（Surface Heat Treatment）是一种通过加热金属材料的表面层，以改变其组织、性能和使用寿命的工艺。
表面热处理可以在不改变工件整体化学成分和机械性能的情况下，通过对表面进行加热、冷却等过程来改善材料的硬度、韧性、耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性等性能。
常见的表面热处理方法有以下几种：
1. 火焰淬火：将火焰直接喷射到工件表面，使其迅速加热并淬火，从而提高工件表面硬度和强度。
2. 感应淬火：在感应线圈中通以高频电流，产生感应电流并导致工件表面加热，再利用淬水或油等介质进行淬火。
3. 等离子渗碳：在真空或氮气保护环境中，使用放电等离子体使气体分子分解并在工件表面沉积形成碳化物，从而增加工件表面硬度和耐磨性。
4. 渗氮处理：在氨气气氛中，将工件加热至一定温度并保持一定时间，使氮原子渗入工件表面形成氮化物，提高工件表面硬度和耐磨性。
5. 疲劳强化：在低于熔点的温度下对金属材料进行加热处理，使其晶粒重新排列，消除内部应力和缺陷，提高材料的抗疲劳性能。
总之，表面热处理是一种重要的金属材料加工工艺，可以通过改变工件表面层的组织和性能来提高材料的使用寿命和性能，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。