钢的热处理及表面处理
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１、奥氏体形成 形核、长大、残余奥氏体溶解、奥氏 体均匀化。 ２、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其 影响因素 晶粒度：起始、实际和本质晶粒度 影响因素：温度、时间、合金元素、原始 组织。
第三节
钢在冷却时的组织转变
一、珠光体型转变
１、珠光体 P A1-650 ℃ ２、索氏体 S 650-600 ℃ ３、托氏体 T 600-550 ℃ ４、相变特点：扩散型相变 Fe和C原子迁移 晶格重构
３、技术要求 表面硬度 中碳钢５０－５５HRC 淬硬层深度 半径的１／５－１／１０ 淬硬区分布 轴端保留２－８mm 花键 淬硬区大于花键５－８mm 预先热处理 调质或正火
二、其他加热淬火方法
• 火焰加热表面淬火 • 电接触加热表面淬火 • 激光加热淬火
第九节 钢的化学热处理
定义 将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温， 使一种或几种元素渗入零件表层，以改变其表面化学 成分、组织和性能工艺。 分类 渗碳 渗氮 渗硼 渗金属 渗入法 化学热处理过程 分解 分解活性原子 CH4－２H２＋（C） 吸收 活性原子与基体形成化合物或固溶体 扩散 活性原子向工件内部迁移
一、感应加热表面淬火
１、原理 集肤效应 ２、加热频率 高频１００－５００ｋHZ 常用 ２００－３００ｋHZ 功率 ３０－４００kW 淬硬深度０、５－３mm 中频５００HZ-10ｋHZ 常用 ２、５ｋHZ 功率 ５０－５００kW 淬硬深度２－１０mm 工频 ５０HZ 功率 １０００－２０００kW 淬硬深度１０ － ２０mm 热透层７０ mm
空冷
第五节 钢的淬火
一、淬火温度选择 二、淬火介质 三、常用淬火方法 １、单液淬火 ２、双液淬火 ３、分级淬火 ４、等温淬火
第六节 钢的淬透性
１、概念 ２、影响淬透性的因素 C，（Co）合金元素、奥氏体化温度 ３淬硬性和淬透性
第七节 钢的回火
１、目的 ２、回火种类 低温回火150-250 ℃ 中温回火350-500 ℃ 高温回火500-650 ℃ ３、回火脆性 一类 ２００－３５０ ℃
１．热处理分类 整体热处理（退火、正火、淬火、回火） 表面热处理（火焰、感应、激光、CVD/PVD） 化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素、多元共 渗） ２、热处理目的 改变组织和性能，不改变形状和尺寸，提高使用 性能，最大限度发挥钢材性能潜力。 ３、热处理设备 箱式电炉、盐炉
第二节钢在加热时的组织转变
设备 箱式电阻炉 渗碳气氛 木炭+碳酸钠
加热温度
930 ℃±10 ℃
加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05% 渗后不能直接淬火 适合小件和单件
3真空渗碳 比气体渗碳节约时间2/3. 4.渗碳后热处理 预冷直接淬火 缓冷一次淬火 缓冷二次淬火
二.钢的渗氮
三、钢的碳氮共渗
1、中温气体碳氮共渗 渗剂：煤油和氨气 温度：820-880 ℃ 时间：4-5h 渗层厚度：0、6-0、7mm 2、中温气体碳氮共渗 渗剂：尿素 温度：570 ℃ 时间：1-3h 渗层厚度：0、01-0、02mm
第十节 热处理零件的结构工艺性
• 自学
第十一节 钢铁的表面处理
1、化学镀 1）发蓝 将钢铁零件浸入苛性钠和亚硝酸钠溶液中，在一 定温度下使零件表面形成一层致密的Fe3O4膜。 发蓝工艺流程： 化学脱脂－热、冷水洗－酸洗－流动冷水洗－ 一次氧化发蓝－二次氧化发蓝－非流动冷水洗／热水 洗－补充处理（皂化）－流动冷水洗／热水洗－烘干 －浸油。
目的:提高硬度\耐磨性\疲劳性能\抗咬合性 渗氮用钢38CrMoAl 渗氮方法:气体\离子 1.气体渗氮 加热温度500-570 ℃ 保温时间 20-70h 渗层深度 0.2-0.5mm 深层硬度1000-1200Hv
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.离子渗氮 温度480-540 ℃ 气氛:氨气、氮气和氢气混合气 压力：133-1333Pa 1大气压=101300Pa 电压：—500V 电极：工件-阴极 容器-阳极 渗氮时间：1/3-1/4气体渗氮时间 特点：无脆性白亮层
二、贝氏体(B)转变
550-Ms ℃ １、上B 550-350 ℃ 形态：羽毛状 ２下B 350-Ms 形态：针状 ３转变特点：半扩散型转变 碳原子迁移，铁原子不迁移
三、马氏体（M）转变
1、晶体结构 体心正方 ２、形态 板条、片状、混合M ３、亚结构：位错 孪晶 ４、性能 ５、转变特点： • 无扩散、切变共格和表面浮凸、变温形成、高速长大、转变不完 全性。
一、渗碳
渗碳材料 ０、１－０、２５％C 碳钢或低合金钢 渗碳方法 气体、液体、固体、真空渗碳 １、气体渗碳 设备 井式渗碳炉 渗碳气氛 煤气、液化石油气；煤油、丙酮 加热温度 900 ℃±10 ℃ 加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05%C
2.固体渗碳
2）磷化处理 将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在一定温度下使 零件表面形成一层不溶水的磷酸盐薄膜。 磷化工艺流程： 化学脱脂－热、冷水洗－酸洗－冷水洗－铬酸 酸洗－冷水洗－盐酸弱腐蚀－冷水洗－中和处理－冷 水洗－磷化处理－非流动冷水洗／热水洗－补充处理 （皂化）－流动冷水洗／热水洗－烘干－浸油。
2、 电镀
二类 ４００－６５０ ℃（Cr Ni Mn）加Mo可推迟。
第八节 钢的表面淬火
１、目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性 ２、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到 表面强化 ３、常用钢种及预先热处理工艺： 0.4-0.5%C优质碳钢； 正火或调质 基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻 铸铁、合金铸铁 ４、分类 感应、火焰、电接触、激光加热
将钢铁零件浸入待镀金属盐溶液中并接负电极，加一定 直流电压使零件表面形成一层所需金属的镀层。 镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀金 镀铬 装饰镀铬和镀硬铬 镀硬铬工艺流程： 抛光－脱脂－温＼冷水洗－硫酸弱腐蚀－冷水洗－预热－阳 极腐蚀－镀铬－冷水洗－烘干－抛光－汽油洗－除氢。
四、过冷奥氏体转变曲线
１、过冷奥氏体等温转变曲线 A建立 金相法 热分析法 膨胀法 B分析 C影响 碳、合金元素、加热温度、保温时间
２、过冷奥氏体连续冷却转变曲线
第四节 钢的退火与正火
一、退火 （炉冷）
１、完全退火 ２、球化退火 ３、等温退火 ４、均匀化退火 ５、去应力退火
二、正火 AC3＋３０－５０℃
第三节
钢在冷却时的组织转变
一、珠光体型转变
１、珠光体 P A1-650 ℃ ２、索氏体 S 650-600 ℃ ３、托氏体 T 600-550 ℃ ４、相变特点：扩散型相变 Fe和C原子迁移 晶格重构
３、技术要求 表面硬度 中碳钢５０－５５HRC 淬硬层深度 半径的１／５－１／１０ 淬硬区分布 轴端保留２－８mm 花键 淬硬区大于花键５－８mm 预先热处理 调质或正火
二、其他加热淬火方法
• 火焰加热表面淬火 • 电接触加热表面淬火 • 激光加热淬火
第九节 钢的化学热处理
定义 将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温， 使一种或几种元素渗入零件表层，以改变其表面化学 成分、组织和性能工艺。 分类 渗碳 渗氮 渗硼 渗金属 渗入法 化学热处理过程 分解 分解活性原子 CH4－２H２＋（C） 吸收 活性原子与基体形成化合物或固溶体 扩散 活性原子向工件内部迁移
一、感应加热表面淬火
１、原理 集肤效应 ２、加热频率 高频１００－５００ｋHZ 常用 ２００－３００ｋHZ 功率 ３０－４００kW 淬硬深度０、５－３mm 中频５００HZ-10ｋHZ 常用 ２、５ｋHZ 功率 ５０－５００kW 淬硬深度２－１０mm 工频 ５０HZ 功率 １０００－２０００kW 淬硬深度１０ － ２０mm 热透层７０ mm
空冷
第五节 钢的淬火
一、淬火温度选择 二、淬火介质 三、常用淬火方法 １、单液淬火 ２、双液淬火 ３、分级淬火 ４、等温淬火
第六节 钢的淬透性
１、概念 ２、影响淬透性的因素 C，（Co）合金元素、奥氏体化温度 ３淬硬性和淬透性
第七节 钢的回火
１、目的 ２、回火种类 低温回火150-250 ℃ 中温回火350-500 ℃ 高温回火500-650 ℃ ３、回火脆性 一类 ２００－３５０ ℃
１．热处理分类 整体热处理（退火、正火、淬火、回火） 表面热处理（火焰、感应、激光、CVD/PVD） 化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素、多元共 渗） ２、热处理目的 改变组织和性能，不改变形状和尺寸，提高使用 性能，最大限度发挥钢材性能潜力。 ３、热处理设备 箱式电炉、盐炉
第二节钢在加热时的组织转变
设备 箱式电阻炉 渗碳气氛 木炭+碳酸钠
加热温度
930 ℃±10 ℃
加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05% 渗后不能直接淬火 适合小件和单件
3真空渗碳 比气体渗碳节约时间2/3. 4.渗碳后热处理 预冷直接淬火 缓冷一次淬火 缓冷二次淬火
二.钢的渗氮
三、钢的碳氮共渗
1、中温气体碳氮共渗 渗剂：煤油和氨气 温度：820-880 ℃ 时间：4-5h 渗层厚度：0、6-0、7mm 2、中温气体碳氮共渗 渗剂：尿素 温度：570 ℃ 时间：1-3h 渗层厚度：0、01-0、02mm
第十节 热处理零件的结构工艺性
• 自学
第十一节 钢铁的表面处理
1、化学镀 1）发蓝 将钢铁零件浸入苛性钠和亚硝酸钠溶液中，在一 定温度下使零件表面形成一层致密的Fe3O4膜。 发蓝工艺流程： 化学脱脂－热、冷水洗－酸洗－流动冷水洗－ 一次氧化发蓝－二次氧化发蓝－非流动冷水洗／热水 洗－补充处理（皂化）－流动冷水洗／热水洗－烘干 －浸油。
目的:提高硬度\耐磨性\疲劳性能\抗咬合性 渗氮用钢38CrMoAl 渗氮方法:气体\离子 1.气体渗氮 加热温度500-570 ℃ 保温时间 20-70h 渗层深度 0.2-0.5mm 深层硬度1000-1200Hv
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.离子渗氮 温度480-540 ℃ 气氛:氨气、氮气和氢气混合气 压力：133-1333Pa 1大气压=101300Pa 电压：—500V 电极：工件-阴极 容器-阳极 渗氮时间：1/3-1/4气体渗氮时间 特点：无脆性白亮层
二、贝氏体(B)转变
550-Ms ℃ １、上B 550-350 ℃ 形态：羽毛状 ２下B 350-Ms 形态：针状 ３转变特点：半扩散型转变 碳原子迁移，铁原子不迁移
三、马氏体（M）转变
1、晶体结构 体心正方 ２、形态 板条、片状、混合M ３、亚结构：位错 孪晶 ４、性能 ５、转变特点： • 无扩散、切变共格和表面浮凸、变温形成、高速长大、转变不完 全性。
一、渗碳
渗碳材料 ０、１－０、２５％C 碳钢或低合金钢 渗碳方法 气体、液体、固体、真空渗碳 １、气体渗碳 设备 井式渗碳炉 渗碳气氛 煤气、液化石油气；煤油、丙酮 加热温度 900 ℃±10 ℃ 加热时间 3-7h 渗层深度 0.4-1.6mm 表面碳浓度: 0.85-1.05%C
2.固体渗碳
2）磷化处理 将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在一定温度下使 零件表面形成一层不溶水的磷酸盐薄膜。 磷化工艺流程： 化学脱脂－热、冷水洗－酸洗－冷水洗－铬酸 酸洗－冷水洗－盐酸弱腐蚀－冷水洗－中和处理－冷 水洗－磷化处理－非流动冷水洗／热水洗－补充处理 （皂化）－流动冷水洗／热水洗－烘干－浸油。
2、 电镀
二类 ４００－６５０ ℃（Cr Ni Mn）加Mo可推迟。
第八节 钢的表面淬火
１、目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性 ２、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到 表面强化 ３、常用钢种及预先热处理工艺： 0.4-0.5%C优质碳钢； 正火或调质 基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻 铸铁、合金铸铁 ４、分类 感应、火焰、电接触、激光加热
将钢铁零件浸入待镀金属盐溶液中并接负电极，加一定 直流电压使零件表面形成一层所需金属的镀层。 镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀金 镀铬 装饰镀铬和镀硬铬 镀硬铬工艺流程： 抛光－脱脂－温＼冷水洗－硫酸弱腐蚀－冷水洗－预热－阳 极腐蚀－镀铬－冷水洗－烘干－抛光－汽油洗－除氢。
四、过冷奥氏体转变曲线
１、过冷奥氏体等温转变曲线 A建立 金相法 热分析法 膨胀法 B分析 C影响 碳、合金元素、加热温度、保温时间
２、过冷奥氏体连续冷却转变曲线
第四节 钢的退火与正火
一、退火 （炉冷）
１、完全退火 ２、球化退火 ３、等温退火 ４、均匀化退火 ５、去应力退火
二、正火 AC3＋３０－５０℃