表面淬火工艺

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表面淬火技术及其应用

表面淬火技术是一种通过对工件表面进行加热、快速冷却的方式，来改变工件表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能的热处理工艺。以下是表面淬火技术及其应用的一些介绍：

1.感应加热表面淬火技术：感应加热是通过电磁感应来加热工件

表面的一种方式，适用于各种形状的工件，如轴、齿轮、带轮

等。该技术可提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时

保持心部材料的韧性。

2.火焰加热表面淬火技术：火焰加热是通过氧气和乙炔等可燃气

体燃烧后对工件表面进行加热的一种方式，适用于大型工件和

批量生产的工件，如齿轮、轴等。该技术可提高工件表面的硬

度、耐磨性和耐腐蚀性。

3.电接触加热表面淬火技术：电接触加热是通过电极与工件表面

接触，通过电流加热工件表面的一种方式，适用于小型工件，

如轴、齿轮等。该技术可提高工件表面的硬度、耐磨性和耐腐

蚀性。

4.电解液加热表面淬火技术：电解液加热是通过将工件作为阴极

插入电解液中，利用电解反应来加热工件表面的一种方式，适

用于小型工件，如轴、齿轮等。该技术可提高工件表面的硬度、

耐磨性和耐腐蚀性。

表面淬火技术的应用广泛，可应用于汽车、航空航天、机械制造等领域中的各种工件，如轴、齿轮、曲轴、连杆等。通过表面淬火处理，可以提高工件的使用寿命和可靠性，降低维修成本，提高生产效率。

淬火工艺流程

淬火是一种重要的金属热处理工艺，通过控制材料的加热和冷却过程，使金属材料获得良好的力学性能和组织结构。淬火工艺流程包括预处理、加热、保温、冷却和回火等环节，下面将详细介绍淬火工艺的流程及关键技术。

首先，预处理是淬火工艺的第一步。在进行淬火处理之前，需要对金属材料进行预处理，包括去除表面氧化层、清洁材料表面、进行退火和正火等工艺。预处理的目的是为了确保金属材料在淬火过程中能够达到理想的组织结构和性能。

接下来是加热环节。加热是将金属材料加热到一定温度，使其达到淬火组织转变的临界温度。在加热过程中，需要根据金属材料的种类和要求，选择合适的加热温度和保温时间，确保金属材料达到理想的组织结构。

然后是保温阶段。保温是在加热后将金属材料保持在一定温度下一段时间，以保证材料内部温度均匀和组织结构的稳定。保温时间的长短和温度的控制对于淬火后的组织结构和性能有着重要的影响。

接着是冷却过程。冷却是将加热保温后的金属材料迅速冷却到介于马氏体转变开始温度和马氏体转变结束温度之间的温度范围，从而使其获得马氏体组织。冷却速度的快慢对于淬火后的组织结构和性能有着决定性的影响。

最后是回火环节。回火是在淬火后对金属材料进行加热处理，目的是调整其硬度、强度和韧性等性能。回火温度、时间和冷却速度的控制对于金属材料的性能调节至关重要。

淬火工艺流程中的每一个环节都至关重要，任何一环节的失误都可能导致金属材料的组织结构和性能出现问题。因此，在进行淬火处理时，需要严格按照工艺流程和操作规程进行操作，确保每一个环节都能够得到有效控制。

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。

表面淬火的原理及应用

1. 表面淬火的原理

表面淬火是一种通过在金属零件的表面形成硬质保护层来增加零件的耐磨性和

抗疲劳性的热处理方法。其原理主要包括以下几个方面：

1.1 表面控制加热

在表面淬火过程中，首先要对零件进行局部加热。一般采用火焰、电加热、电

子束加热等方式，通过对零件表面进行加热，使其达到淬火温度。

1.2 直冷

在表面加热后，需要通过直冷的方式快速冷却零件的表面，以形成硬质的组织

结构。常用的直冷方式包括冷水喷射、喷油和气体喷射等，通过这些方式快速冷却零件表面，以增加表面硬度。

1.3 加工回火

在表面淬火后，为了消除残余应力以及增加零件的韧性，常常需要对零件进行

加工回火处理。加工回火通常是通过将零件加热到一定温度后进行保温一段时间再冷却。

2. 表面淬火的应用

表面淬火具有广泛的应用领域和重要的意义。主要的应用领域包括以下几个方面：

2.1 汽车零件

在汽车零件制造过程中，常常会对发动机的曲轴、凸轮轴等部件进行表面淬火。通过对这些关键零件进行淬火处理，可以显著提高零件的耐磨性和抗疲劳性，从而延长零件的使用寿命。

2.2 机械零件

表面淬火也广泛应用于机械零件制造领域。例如，对于齿轮、轴、导轨等部件，通过表面淬火处理可以提高其表面硬度，抵抗磨损和疲劳，从而提高整个机械系统的可靠性和寿命。

2.3 工具和刀具

在制造工具和刀具时，表面淬火也是常用的工艺之一。通过淬火，可以使工具

表面形成硬质的保护层，提高其耐磨性和切削性能。这些工具包括钻头、刻刀、铣刀等。

2.4 精密仪器

表面淬火在精密仪器制造领域也有广泛应用。例如，在测量仪器、光学仪器中，常采用表面淬火工艺，以提高仪器的表面硬度和精度。

四种淬火方式

淬火是一种金属加工工艺，通过加热金属至一定温度，然后迅速冷却，使金属的组织结构发生改变，从而提高金属的硬度、强度和耐磨性。淬火方式有很多种，下面将介绍四种常见的淬火方式。

一、水淬火

水淬火是最常见的淬火方式之一，也是最简单的淬火方式之一。水淬火的原理是利用水的高热容和高导热性，使金属迅速冷却，从而使金属的组织结构发生改变。水淬火适用于低碳钢、合金钢、工具钢等材料的淬火。

水淬火的优点是淬火速度快，淬火效果好，能够提高金属的硬度和强度。但是水淬火也有一些缺点，比如淬火过程中会产生大量的氢气，容易引起氢脆性，从而导致金属的脆性增加。

二、油淬火

油淬火是一种比水淬火温和的淬火方式，适用于一些对金属脆性要求较高的材料。油淬火的原理是利用油的低热容和低导热性，使金属缓慢冷却，从而使金属的组织结构发生改变。油淬火适用于高碳钢、合金钢、工具钢等材料的淬火。

油淬火的优点是淬火过程中产生的氢气较少，不容易引起氢脆性，从而不会导致金属的脆性增加。但是油淬火的淬火速度较慢，淬火

效果也不如水淬火。

三、盐浴淬火

盐浴淬火是一种比较特殊的淬火方式，适用于一些对金属表面要求较高的材料。盐浴淬火的原理是利用盐浴的高热容和高导热性，使金属迅速冷却，从而使金属的组织结构发生改变。盐浴淬火适用于高速钢、不锈钢、高温合金等材料的淬火。

盐浴淬火的优点是淬火速度快，淬火效果好，能够提高金属的硬度和强度。同时，盐浴淬火还能够使金属表面变得光滑、均匀，提高金属的表面质量。但是盐浴淬火的成本较高，需要特殊的设备和工艺。

四、气体淬火

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。

表面淬火方法与步骤流程图

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淬火工艺流程

《淬火工艺流程》

淬火是一种金属热处理工艺，旨在通过快速冷却使金属材料的表面或整体达到一定的硬度和强度。淬火工艺流程通常包括以下几个步骤：

1. 加热

首先，将金属材料加热至适当的温度，以使其晶体结构发生变化，从而提高材料的塑性和可加工性。

2. 淬火介质选择

根据金属材料的种类和要求的硬度，选择合适的淬火介质，如水、油或气体。不同的介质可以对金属材料进行不同速度的冷却，从而影响其硬度和强度。

3. 快速冷却

将加热至适当温度的金属材料迅速浸入选定的淬火介质中进行快速冷却，以改变其晶体结构，从而实现硬化效果。

4. 固定

在完成淬火过程后，有些金属可能需要进行固定处理，以稳定材料的结构并减少产生裂纹的风险。

5. 回火

最后，经过淬火处理后的金属材料可能会变得脆硬，此时需要进行回火处理，即将其加热至较低的温度，以降低硬度并提高

韧性。

淬火工艺流程的确切操作方式和参数需要根据具体的金属材料和要求来确定，对于不同种类的金属和不同用途的制品，淬火工艺流程也会有所差异。同时，精准控制淬火工艺流程，能够有效提高金属材料的硬度和强度，从而满足不同场合的使用要求。

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。

热处理工艺中的表面淬火处理及其应用

热处理工艺是一种通过加热、保温和冷却等操作，改变材料的内部组织和性能的方法。在热处理工艺中，表面淬火处理是一项重要的技术，它通过在材料表面形成硬度高、耐磨性好的淬硬层，提高材料的使用寿命和性能。本文将重点探讨表面淬火处理的原理、方法以及在工业生产中的应用。

一、表面淬火处理的原理

表面淬火处理是指在材料表面形成具有淬硬层的过程。其原理是利用材料的相变规律，通过加热材料到相应的温度，使固态材料转变为奥氏体相，然后迅速冷却以保持其固体态，从而在材料表面形成淬硬层。

表面淬火处理的原理是基于材料的相变规律，也称为固溶-析出相变原理。通过加热材料到固溶温度以上，使固溶体中的溶质原子溶解在基体中，形成固溶体。随后迅速冷却使得不同原子浓度的固溶体开始析出，形成新的相，从而使材料表面形成淬硬层。

二、表面淬火处理的方法

表面淬火处理有多种方法，常见的包括火焰淬火、电火花淬火和激光淬火等。

1. 火焰淬火

火焰淬火是利用高温火焰对材料进行加热，然后迅速冷却进行淬火

处理的方法。通过喷射高温火焰使材料表面快速加热，然后利用喷射

介质（如水）迅速冷却，使材料产生高温和高压的效果，形成淬硬层。

2. 电火花淬火

电火花淬火是一种利用电放电产生的高温和高压作用在材料表面进

行淬火处理的方法。通过在材料表面施加高压电流，产生高温电弧和

高能量火花，使材料表面瞬间加热至高温状态，然后迅速冷却，形成

淬硬层。

3. 激光淬火

激光淬火是利用激光束对材料表面进行加热，然后快速冷却的方法。激光束能够精确聚焦在材料表面，产生高温和高能量的作用，使材料

《钢的表面淬火》课件

激光加热法
原理：利用激光束快速加热钢表面，使其达到淬火温度
优点：加热速度快，淬火深度可控，表面质量好
应用：适用于各种形状和尺寸的钢件表面淬火
注意事项：控制激光功率和扫描速度，避免过热和变形
电接触加热法
特点：加热速度快，温度分布均匀，淬火效果好
原理：利用电流通过工件表面产生热量，使表面迅速加热
表面淬火的目的
提高表面硬度和耐磨性
提高疲劳强度和抗冲击性
提Βιβλιοθήκη Baidu表面耐腐蚀性和抗氧化性
提高表面耐磨性和耐热性
提高表面硬度和耐磨性，降低表面粗糙度
提高表面硬度和耐磨性，降低表面粗糙度，提高表面耐腐蚀性和抗氧化性
表面淬火的分类
感应淬火：通过电磁感应加热，使钢表面快速加热并冷却火焰淬火：通过火焰加热，使钢表面快速加热并冷却激光淬火：通过激光加热，使钢表面快速加热并冷却电子束淬火：通过电子束加热，使钢表面快速加热并冷却离子注入淬火：通过离子注入，使钢表面快速加热并冷却化学热处理淬火：通过化学反应，使钢表面快速加热并冷却
添加项标题
钢的相变主要包括奥氏体相变、马氏体相变和贝氏体相变
添加项标题
马氏体相变是指钢在冷却过程中，其内部组织结构由奥氏体转变为马氏体的过程
添加项标题
钢的相变是表面淬火的基础，通过控制钢的相变过程，可以实现钢的表面淬火，提高钢的硬度和耐磨性。

45钢表面淬火工艺

45钢是一种低碳合金结构钢，在工业生产中广泛应用于制造机械零部件和汽车零配件等高强度要求的产品。为了提高45钢的硬度和耐磨性，常常采用表面淬火工艺进行处理。

表面淬火是一种通过加热和冷却的方式，使钢材表面处于高温和低温的循环过程中，达到提高材料硬度和耐磨性的目的。对于45钢来说，表面淬火工艺可以大大提高其使用寿命和耐久性。

表面淬火工艺是一个复杂的工艺过程，包括预热、加热、保温、冷却等多个步骤。首先是预热，通过将钢材加热到一定温度，使其达到适合淬火的状态。然后，将钢材放入淬火介质中进行加热处理，使其达到一定的温度。在此过程中，钢材的表面会发生相变，形成马氏体，从而提高材料的硬度和耐磨性。

在保温过程中，钢材需要在一定的温度下停留一段时间，使得马氏体的转变尽可能充分。这样可以确保淬火工艺的效果，提高材料的硬度。

最后是冷却过程，钢材从高温状态转变为低温状态。冷却介质的选择对于淬火效果至关重要。一般来说，水作为淬火介质能够快速冷却钢材，提高材料的硬度和耐磨性。但同时，也容易产生内应力。因此，需要根据具体情况选择合适的冷却介质，以保证表面淬火过程的效果。

在实际应用中，表面淬火工艺需要严格控制加热和冷却的温度、时间等参数，以确保所需的淬火效果。在45钢的表面淬火过程中，加热温度通常控制在800℃左右，保温时间大约为15-30分钟。冷却介质一般选择水，冷却速度应根据钢材规格和要求进行调整。

通过表面淬火工艺，可以显著提高45钢的硬度和耐磨性，从而延长其使用寿命。这对于一些高强度要求的零部件和配件来说，具有非常重要的意义。表面淬火工艺的应用广泛，不仅可以用于45钢，也可适用于其他合金结构钢。

金属表面处理工艺类别详解

常用金属表面处理工艺类别详解

一、表面热处理

表面热处理主要有表面火焰淬火、感应加热两个方法

表面淬火

表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。

1、感应加热

利用交变电流在工件表面形成巨大感应涡流，使工件表面迅速加热的方法。

感应加热分为：

(1)高频感应加热，频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm；

(2)中频感应加热，频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm；

(3)工频感应加热，频率为50Hz，淬硬层深度10-15mm。

2、火焰加热

利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。

其成本低但质量不易控制。

3、激光加热

利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。

其效率高，质量好。

发蓝和磷化

1、发蓝(也称发黑)

钢材或钢件在空气、水蒸汽或化学药品中加热到适当的温度使其表面形成一层蓝色或黑色氧化膜的工艺。

发蓝工艺常用于精密仪器、光学仪器、工具、硬度块机机械行业中的标准件等。

2、磷化

工件浸入磷化液(酸式磷酸盐为主的溶液)，在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。

磷化广泛用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。

二、化学表面热处理

1、化学表面热处理

化学热处理是将工件置于特定的介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表成从而改变工件表层化学成分和组织，进而改变其性能的热处理工艺。

化学热处理也是使工件表面增加硬度，里面增大韧性性能的方法之一。与淬火相比，化学热处理不仅改变表层组织，还改变其化学成分。根据渗入的元素不同，可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其它元素等。化学热处理包括“分解-吸收-扩散”三个基本过程。

淬火的工艺流程

《淬火工艺流程》

淬火是一种金属材料加工工艺，通过在高温下迅速冷却金属材料，使其表面或整体达到一定的硬度和强度，从而提高其耐磨性和使用寿命。淬火广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。

淬火工艺流程一般包括以下几个步骤：

1. 预热：将金属件放入炉内进行预热，使金属材料温度均匀升至一定温度。预热的目的是为了降低材料的内应力，使金属件在淬火过程中不易产生裂纹。

2. 淬火介质选择：根据金属材料的种类和要求的硬度，选择合适的淬火介质。一般常用的淬火介质有水、油、盐水等。

3. 加热：将金属件送入淬火炉中进行加热至一定温度。不同的金属材料和要求的硬度需要的加热温度也不同。

4. 淬火：当金属材料达到一定温度后，迅速将其放入淬火介质中，进行快速冷却。淬火的过程中，要保证金属件表面和内部温度均匀，以确保达到理想的硬度和强度。

5. 温度回火：淬火后的金属材料容易产生内应力，为了消除这些应力并提高金属材料的韧性和塑性，需要进行温度回火处理。回火温度和时间根据金属材料的种类和要求的性能而定。

通过以上工艺流程，金属材料可以达到较高的硬度和强度，提高其使用寿命和耐磨性。淬火工艺的不断改进和完善，对于提高金属材料的性能和扩大其应用范围具有重要意义。

金属表面处理工艺及技术

经CVD处理的活塞环
经CVD处理的模具
表面处理技术
一表面处理概述
1 表面处理概念
利用现代物理化学金属学和热处理等学科的边缘性新技术来改变零件表面的状况和性质;使之与心部材料作优化组合;以达到预定性能要求的工艺方法;称为表面处理
2 表面处理技术的分类
① 表面强化处理
② 表面洁化处理
③ 表面装饰处理
和韧性即表硬里韧适用于承受弯曲扭转摩擦和冲击的零件
轴的感应加热表面淬火
①表面淬火用材料 ⑴ 0 40 5%C的中碳钢含碳量过低;则表面硬度耐磨性下降含碳量过高;心部韧性下降； ⑵ 铸铁提高其表面耐磨性
机床导轨
表面淬火齿轮
②预备热处理 ⑴工艺：对于结构钢为调质或正火前者性能高;用于要求高的重
② 防磨损:通过喷涂修复已磨损的零件;或在零件易磨损部位预先喷涂上耐磨材料; 如风机主轴高炉风口汽车曲轴机床主轴机床导轨柴油机缸套油田钻杆农用机械刀片等
③ 特殊功能层:通过喷涂获得表层某些特殊性能;如耐高温隔热导电绝缘防幅射等;在航空航天和原子能等部门应用较多
三喷丸说明：
⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法效率高;质量好
火焰加热表面淬火
激光表面热处理
火焰加热表面淬火示意图