材料的表面强化技术ppt课件

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二、表面淬火 surface quenching
1、感应加热表面淬火
1）基本原理，见图4-36 铜制感应器—电流，工件表层 同步感应电流—涡流，具有集 肤效应，表层迅速加热到淬火 温度，喷水淬硬。
2、渗碳(carburizing)
钢在渗碳介质中，加热、保温，碳原 子渗入工件表层，淬火后，提高表层 硬度、耐磨性。 1）渗碳方法 包括固体渗碳、气体渗碳、真空渗碳、 液体渗碳等。
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2）渗碳用钢、渗碳层的组织及热处理 ①渗碳用钢 低碳、低合金钢（WC=0.1％~0.25％） 渗碳后表层WC=0.8~1.1%
②组织： 工件渗碳后的组织由表面到心部依次为过 共析（P+Fe3CⅡ）、共析（P）、亚共析 （P+F）和原始组织（F+P）。
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包括机械的、物理的、化学的等一 系列表面强化处理方法。
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表面强化技术的分类 Types of surface reinforcing technology
表面冶金强化（堆焊、热喷涂等）； 表面形变强化（喷丸、滚压、挤压等）； 表面热处理强化（表面淬火、化学热处理等）； 表面薄膜强化（电镀、气相沉积等）； 表面非金属化处理（喷塑、粘涂等）； 高能束表面强化（电子、离子束等）。
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4）表面淬火用钢及工艺路线
最适宜钢种：中碳钢和中碳合金钢，45、40Cr、 40MnB等。 含碳量过高，心部塑、韧性差，表层脆性大， 易开裂；含碳量过低，降低表面淬硬层的硬度 和耐磨性。 下料→锻造→退火或正火→粗加工→调质或正 火→精加工→感应加热表面淬火＋低温回火→ 精磨→时效→精磨→成品
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一、 表面强化概述
Summary of surface reinforcing technology
表面强化旨在增强材料表面强度、硬 度、耐磨性、耐蚀性、物理性能及美 观性等。
1
1）介质的分解
、
渗碳：2CO→CO2+[C]，
化
CH4→2H2+[C]，CO+H2→[C]+H2O 渗氮：2NH3→[N]+3H2
学 热 处
2）工件表面吸收
理 的
渗入元素在基体中有较大的可溶性。 基
3）原子扩散过程
本
原子扩散，形成扩散层。
过 程
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3）感应加热表面淬火的特点
①加热速度快； ②表层获得极细小的M组织，其硬度
比普通淬火高2～3HRC且脆性低； 疲劳强度提高20~30％； ③表面质量好，氧化、脱碳、变形小； ④生产效率高，易机械化、自动化。
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渗碳淬火后，必须低温回火（150～200℃） 表层组织：M回+Fe3C+AR少，58～64HRC 心部组织：M回+F少量（低合金钢，淬透），
35~45HRC F+P（低碳钢原始组织，未淬透），
电流频率越高，电流集中的表 面层越薄。
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2）感应加热的分类
①高频感应加热（100～1000kHz） 淬硬层0.2～2mm，小模数齿轮、小轴等。 ②中频感应加热（0.5～10kHz） 淬硬层2～8mm，大、中模数齿轮，较大直 径的轴等。 ③工频感应加热（50Hz） 淬硬层10～15mm以上，大直径轧辊、火车 轮、轴类等零件。
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注意： 预处理有调质和正火，调质性能好； 表面淬火后必须立即低温回火， 表面淬火+低温回火后的表层组织为 M回，心部S回(调质)或F+S(正火)。
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2、火焰淬火
用氧—乙炔或煤气—氧燃烧加热工件 表面，喷水冷却。 淬硬层2～6mm 操作、设备简单，成本低；但技术要 求高，质量不稳定。 单件、小批生产及大型零件等。
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3、钢的氮化等 Nitrification of steels
钢的渗氮、碳氮共渗等化学热处理特 点与应用详见表4.10。
三、化学热处理 Chemical heat-treatment
将工件置于某种化学介质中，加热、保温 冷却，使一种或几种元素渗入工件表面， 改变其化学成分、组织和性能的热处理工 艺。 渗碳、碳氮共渗，HB↑、耐磨性↑、耐疲 劳性↑； 氮化、渗硼、渗铬，硬、耐磨、耐蚀等。
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③热处理 a.直接淬火法：自渗碳温度预冷至某温度立即淬火、回火。 b.一次淬火法：出炉缓冷，重新加热进行淬火、回火。 c.二次淬火法 第一次，AC3+30~50℃，改善心部，消除表层网 状组织； 第二次，AC1+30~50℃，细化表层，M细+Fe3CⅡ 心部和表层组织细化，力学性能好，但工艺复杂， 成本高。