第4~5章表面淬火
金属材料学思考题答案2
金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。
2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。
③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。
S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。
4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。
第5章 钢的热处理
第五章 钢的热处理
热处理中采用不同的冷却方式，过冷奥氏体将转
变为不同组织，性能具有很大的差异。
45钢经840℃加热在不同条件冷却后的力学性能
过冷奥氏体：冷却到相变温度以下且尚未转变的 奥氏体，处在不稳定的过冷状态。
第五章 钢的热处理
冷却方式： （1）连续冷却：将钢加热到一定温度，并以一定的冷却 速度连续冷却到室温的冷却方式。 （2）等温冷却：将 钢加热到一定温度，先 以较快的冷却速度，冷 却到Ar1线以 下某一温 度进行保温，使过冷 奥 氏体在恒温下发生组织 转变， 待转变结束后再 迅速冷却到室 温的冷却 方式。
第五章 钢的热处理
第五章 钢的热处理
第五章 钢的热处理
引言：
1、热处理的概念
将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得 所需组织与性能的工艺。
2、热处理的目的
（1）提高钢的力学性能 （2）改善钢的工艺性能
第五章 钢的热处理
第一节 钢的热处理原理
1.概念：将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织， 获得所需性能的工艺方法。
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2s
40s
2s
10s
5s
第五章 钢的热处理
温度 (℃ ) 800 700 600 500 400 A1
300 200 100 0
-100 0 1 10 102 103 104 时间(s)
第五章 钢的热处理
温度 ( ℃) 800 700 600 500
（二）共析碳钢 TTT 曲线的分析
第五章 钢的热处理
珠光体、索氏体、屈 氏体三种组织无本质 区别，只是形态上的 粗细之分。片间距越 小，钢的强度、硬度 越高，而塑性和韧性 略有改善。
表面淬火定义
表面淬火定义表面淬火是一种金属热处理技术，通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其表面形成一层具有较高硬度和耐磨性的淬火层。
这种技术广泛应用于各种机械零件和工具的制造中，能够提高其使用寿命和性能。
表面淬火的过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将金属材料加热到适当的温度，以激活材料内部的晶体结构。
然后，通过保温使材料中的晶体结构重新排列，形成一种具有高硬度的相态结构。
最后，通过迅速冷却来固定这种相态结构，使其在表面形成一层淬火层。
表面淬火的关键是控制加热和冷却的速度。
加热温度和时间的选择需要根据金属材料的性质和要求进行调整。
过高的温度和时间可能导致材料内部的晶体结构发生变化，影响淬火效果；过低的温度和时间则无法激活和重组晶体结构。
冷却过程一般采用水、油或盐浴等介质，通过迅速吸热来实现快速冷却。
冷却介质的选择取决于材料的类型和形状。
表面淬火的优点是能够在保持材料的韧性和强度的同时，提高其硬度和耐磨性。
淬火层的硬度一般远高于材料的基体，能够有效抵抗磨损和变形。
因此，表面淬火广泛应用于汽车发动机零件、工具刀具、轴承等高负荷和高磨损的零件制造中。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项。
首先，淬火层的深度一般较浅，只有几个毫米左右，对于需要较深淬火层的零件不适用。
其次，淬火过程中会产生应力，可能导致材料的变形和开裂。
因此，在淬火后需要进行适当的回火处理，以减缓应力并提高材料的韧性。
最后，表面淬火的工艺要求较高，需要严格控制加热和冷却的参数，以保证淬火效果的稳定性和一致性。
表面淬火是一种能够提高金属材料硬度和耐磨性的热处理技术。
通过控制加热和冷却的过程，能够在材料表面形成一层具有高硬度的淬火层。
这种技术在机械制造和工具制造中得到广泛应用，能够提高零件的使用寿命和性能。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项，需要在实际应用中进行合理选择和控制。
原理第4、5章 钢中奥氏体的形成
度平衡→破坏→再平衡。奥氏体晶核向F和Fe3C两侧的推移速度是不同的。
第二章
钢中奥氏体的形成
(a)T1温度下各相中的碳的浓度图 推移示意图
(b)相界面 2.6 共析钢奥氏体晶核长大示意图
第二章
钢中奥氏体的形成
由于新相奥氏体两个相界面（/和/Fe3C）的碳浓度不等（C/cem ＞C / ）： C/cem －C / （浓度差）；在铁素体中也存在着碳浓度差（C /cem － C / ），也会引起碳从 / Fe 3C 相界面处向/相界面处扩散，扩散使奥氏体中 碳的浓度梯度趋于减小。 为了维持原来相界面处的局部碳浓度平衡，在/Fe3C相界面处的渗碳体必须 溶入奥氏体以供应碳量，使其碳浓度恢复至 C/cem ；与此同时，在 / 相界面处 的铁素体必须转变为奥氏体，使其碳浓度降至C / ，这样，奥氏体的两个相界面
c（如 ACl、AC3、Accm ）；
实际冷却时的相变临界点标以字母 r（如 Arl，Ar3，Arcm ）。
第二章
钢中奥氏体的形成
2）奥氏体的组织和结构
定义：C溶于γ –Fe形成的间隙式固溶体。 奥氏体的组织通常是由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。
图2.2 奥氏体不锈钢
图2.3 相变孪晶
第二章
钢中奥氏体的形成
2）连续加热时奥氏体的形成
钢在连续加热时珠光体向奥氏体的转变与等温加热转变大致相同，亦经过形核、 长大、剩 余碳化物溶解、奥氏体均匀化四个阶段，其影响因素也大致相同。但由于奥氏体的形成是在连 续加热条件下进行的，所以与等温转变相比，尚有如下特点： （1）在一定的加热速度范围内， 临界点随加热速度增大而升高； （2）相变是在一个温度范围内完成的；
第二章
表面淬火
3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能
快速加热时钢的相变特点
1）临界温度升高，转变在较宽的温度范围内完成 2）奥氏体晶粒较细 3）奥氏体成分不均匀
ρ—工件电阻率 μ——工件的相对导磁率 f——电流频率 可见： 1）f愈高， δ小，淬硬层深度越浅。 2） ρ愈大， μ愈小，δ越大。
工频：50Hz，功率密度0.1～100W/cm2； 中频：＜10kHz，功率密度＜ 5 W/cm2；
3.3、表面淬火
3.3 、表面淬火 3.3、表面淬火
• 要点：用快速加热法，使零件表面层很快地达到淬火温 度（A化），在热量传至内部之前，立即冷却使表 面层淬硬。 • 材料：中碳钢及中碳合金钢，如40、45、40Cr。 感应加热 • 分类（加热方法） 火焰加热 激光加热
（一）感应加热表面淬火
感应加热表面淬火示意图
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集肤效应示意图
表面淬火的发展
感应淬火原
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2、分类（按电源频率）
预处理： 表面淬火前，须对零件进行正火或调质处理，以保证 零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定： 抗磨损：1～6.5mm 抗疲劳：2～12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速度快，但组织转变又具有热滞后，为使组织 转变充分，所以感应加热温度应比常规加热温度提高30～50℃。 后处理： 表面淬火后，一般要对零件进行低温（160～200 ℃）回火 处理，以降低淬火应力和脆性。
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。
金属工艺学电子教学教案——第四章 钢的热处理02(高教版 王英杰主编)
第四节淬火教学重点与难点1．重点淬火、回火2．难点淬透性和淬硬性教学方法与手段1．利用挂图等教具。
2．举生活中应用淬火与回火的现象，分析原理与应用，触类旁通。
教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。
♦临界冷却速度是指获得马氏体的最低冷却速度。
♦马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M表示。
马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数。
马氏体中由于溶入过多的碳原子，从而使α-Fe晶格发生畸变，增加其塑性变形抗力，故马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。
一、淬火(一)淬火的目的淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体)组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。
(二)淬火工艺1．淬火加热温度的确定亚共析钢淬火加热温度为Ac以上30℃～50℃。
3以上30℃～50℃。
共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac12．淬火介质常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴和空气等。
3．淬火方法(1)单液淬火。
♦将已奥氏体化的钢件在一种淬火介质中冷却的方法。
例如，低碳钢和中碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火等。
单液淬火方法主要应用于形状简单的钢件。
(2)双液淬火。
♦将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质中，在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的方法，称为双液淬火。
例如，先在水中冷却后在油中冷却的双液淬火。
双液淬火主要适用于中等复杂形状的高碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。
(3)马氏体分级淬火♦工件加热奥氏体化浸入温度稍高于或稍低于Ms点的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体达到冷却介质温度后取出空冷以获得马氏体组织的淬火方法，称为马氏体分级淬火。
马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力，并缓和相变过程中产生的组织应力，减少淬火变形。
金属材料与热处理课后习题
第一章金属材料基础知识1、什么是强度？材料强度设计的两个重要指标分别是什么？2、什么是塑性？塑性对材料的使用有何实际意义？3、绘出简化后的Fe-Fe3C相图。
4、根据Fe-Fe3C相图，说明下列现象的原因。
（1）含碳量1%的铁碳合金比含碳量0.5%的铁碳合金的硬度高。
（2）一般要把钢材加热到1000~1250℃高温下进行锻轧加工。
（3）靠近共晶成分的铁碳合金的铸造性能好。
5、随着含碳量的增加，钢的组织性能如何变化？6、铁碳相图中的几个单相分别是什么？其本质及性能如何？第二章钢的热处理原理1、何谓奥氏体？简述奥氏体转变的形成过程及影响奥氏体晶粒长大的因素。
奥氏体晶粒的大小对钢热处理后的性能有何影响？2、什么是过冷奥氏体与残余奥氏体。
3、为什么相同含碳量的合金钢比碳素钢热处理的加热温度要高、保温时间要长？4、画出共析钢过冷奥氏体等温转变动力学图。
并标出：（1）各区的组织和临界点（线）代表的意义；（2）临界冷却曲线；，S，T＋M组织的冷却曲线。
（3）分别获得M、P、B下5、什么是第一类回火脆性和第二类回火脆性？如何消除？6、说明45钢试样（Φ10mm）经下列温度加热、保温并在水中冷却得到的室温组织：700℃，780℃，860℃，1100℃。
7、马氏体的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？8、简述随回火温度升高，淬火钢在回火过程中的组织转变过程与性能的变化趋势。
第三章钢的热处理工艺1、简述退火的种类、目的、用途。
2、什么是正火？正火有哪些应用？3、什么是淬火，淬火的主要目的是什么？4、什么是临界冷却速度？它与钢的淬透性有何关系？5、什么是表面淬火？表面淬火的方法有哪几种？表面淬火适应于什么钢？简述钢的表面淬火的目的及应用。
6、有一具有网状渗碳体的T12钢坯，应进行哪些热处理才能达到改善切削加工性能的目的？试说明热处理后的组织状态。
7、简述化学热处理的几个基本过程。
渗碳缓冷后和再经淬火回火后由表面到心部是由什么组织组成？8、什么是钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？如何影响？9、过共析钢一般在什么温度下淬火？为什么？10、将共析钢加热至780℃，经保温后，请回答：（1）若以图示的V1、V2、V3、V4、V5和V6的速度进行冷却，各得到什么组织？（2）如将V1冷却后的钢重新加热至530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性能有何变化？11、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用 45 钢，硬度要求 220 ～ 250HBS 。
四、表面淬火
快速加热: 要在工件表面有限深度内达到相变点以上的温度， 必须给工件表面以极高的能量密度来加热，使工件表面的热量来 不及向心部传导，以造成极大的温差。
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三、表面淬火的分类: 表面淬火常以供给表面能量的形式不同而命名及分类。目前表
面淬火可以分成以下几类: 1.感应加热表面淬火 2.火焰淬火 3.电接触加热表面淬火 4.电解液加热表面淬火 5.激光加热表面淬火 6.电子束加热表面淬火
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2. 奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大 如前所述，随着加热速度的增大，转变温度提高，转变温度范
围扩大. 随着转变温度的升高，与铁素体相平衡的奥氏体碳浓度 降低，而与渗碳体相平衡的奥氏体碳浓度增大. 因此，与铁素体 相毗邻的奥氏体碳浓度将和与渗碳体相毗邻的奥氏体中碳浓度有 很大差异。由于加热速度快，加热时间短，碳及合金元素来不及 扩散，将造成奥氏体中成分的不均匀，且随着加热速度的提高， 奥氏体成分的不均匀性增大。例如0.4％C碳钢，当以130℃／s 的加热速度加热至900℃时，奥氏体中存在着1.6％C的碳浓度区. 显然，快速加热时，钢种、原始组织对奥氏体成分的均匀性有很 大影响. 对热传导系数小，碳化物粗大且溶解困难的高合金钢采 用快速加热是有困难的。
快速加热使奥氏体成分不均匀及晶粒细化，减小了过冷奥氏体 的稳定性，使c曲线左移. 由于奥氏体成分的不均匀性，特别是亚 共析钢，还会出现二种成分不均匀性现象。在珠光体区域，原渗 碳体片区与原铁素体片区之间存在着成分的不均匀性，这种区域 很傲小，即在微小体积内的不均匀性. 而在原珠光体区与原先共 析铁素体块区也存在着成分的不均匀性，这是大体积范围内的不 均匀性. 由于存在这种成分的大体积不均匀性，将使这二区域的 马氏体转变点不同，马氏体形态不同. 即相当于原铁素体区出现 低碳马氏体，原珠光体区出现高碳马氏体. 由于快速加热奥氏体 成分的不均匀性，淬火后马氏体成分也不均匀，所以，尽管淬火 后硬度较高，但回火时硬度下降较快，因此回火温度应比普通加 热淬火的略低。
机械工程材料 第五章 钢的热处理.答案
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2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为
孕育期。
孕育期越小，过冷
奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C
曲线的“鼻尖”。
碳钢鼻尖处的温度
为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
在鼻尖以下，温度
较低，扩散困难。
从而使奥氏体稳定
为板条与针状的混合
组织。
0.2%C 0.45%C 1..2%C
3、马氏体的性能 高硬度是马氏体性 能的主要特点。 马氏体的硬度主要 取决于其含碳量。 含碳量增加，其硬
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
度增加。
当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。
合金元素对马氏体硬度的影响不大。
℃
温 度 ，
共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本
相同。但由于先共析 或
二次Fe3C的存在，要获得
全部奥氏体组织，必须相
应加热到Ac3或Accm以上.
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
1、奥氏体晶粒长大 奥氏体化刚结束时的 晶粒度称起始晶粒度, 此时晶粒细小均匀。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
机械设计手册(第五版)目录 机械工业出版社
机械设计手册第五版机械工业出版社第1卷常用设计资料第1篇常用资料、常用数学公式和常用力学公式第1章常用符号和数据第2章计量单位和单位换算第3章常用数学公式第4章常用力学公式第2篇机械工程材料第1章钢铁材料第2章有色金属材料第3章非金属材料第4章复合材料第3篇零部件设计常用基础标准第1章技术制图及图形符号第2章公差与配合第3章几何公差——形状、方向、位置和跳动公差第4章表面结构第5章螺纹第4篇零件结构设计工艺性第1章概述第2章铸件结构设计工艺性第3章锻件结构设计工艺性第4章冲压件结构设计工艺性第5章粉末冶金件结构设计工艺性第6章工程塑料件结构设计工艺性第7章热处理零件结构设计工艺性第8章橡胶件结构设计工艺性第9章焊接件结构设计工艺性第10章金属切削加工件结构设计工艺性第11章零部件的装配和维修工艺性第2卷机械零部件设计(连接、紧固与传动)第5篇连接与紧固第1章连接总论第2章螺纹连接第3章键、花键和销连接第4章过盈连接第5章焊、粘、铆连接第6篇带传动和链传动第1章带传动第2章链传动第7篇摩擦轮传动与螺旋传动第1章摩擦轮传动第2章螺旋传动第8篇齿轮传动第1章概述第2章渐开线圆柱齿轮传动第3章圆弧齿轮传动第4章锥齿轮和准双曲面齿轮传动第5章蜗杆传动第9篇轮系第1章轮系概论第2章渐开线齿轮行星传动第3章摆线针轮行星传动第4章谐波齿轮传动第5章多点啮合柔性传动装置第10篇减速器和变速器第1章一般减速器设计资料第2章标准减速器第3章机械无级变速器第11篇机构第1章机构的基本概念和分析方法第2章机构选型第3章连杆机构设计第4章共扼曲线机械设计第5章凸轮机械设计第6章棘轮机构、糟轮机构和不完全齿轮机构第7章组合机构第8章并联机构的设计与应用第9章机构系统方案第3卷机械零部件设计(轴系、支承与其他) 第12篇轴第1章概述第2章轴的结构设计第3章轴的强度计算第4章轴的刚度校核第5章轴的临界转速第6章钢丝软轴第7章低速曲轴第13篇滑动轴承第1章滑动轴承的应用第2章无润滑滑动轴承第3章固体润滑滑动轴承第4章含油轴承第5章脂、滴油、油绳或油垫润滑滑动轴承第6章液体动压径向滑动轴承第7章可倾瓦块滑动轴承第8章液体动压止推轴承第9章液体静压轴承第10章气体轴承第11章其他轴承第12章滑动轴承座第14篇滚动轴承第1章滚动轴承的分类、结构与代号第2章滚动轴承的特性与选用第3章滚动轴承计算第4章滚动轴承的组合设计第5章滚动轴承支承设计实例第6章常用滚动轴承的基本尺寸与数据第15篇联轴器、离合器与制动器第1章联轴器第2章离合器第3章制动器第16篇弹簧第17篇起重运输机械零部件和操作件第18篇机架与箱体第19篇管道与管道附件第20篇润滑第21篇密封第4卷流体传动与控制第22篇液压传动与控制第1章常用液压基础标准第2章液压流体力学基础第3章液压基本回路第4章液压传动系统设计计算第5章液压泵第6章液压执行元件第7章液压控制阀第8章液压辅件第9章液压泵站、油箱、管路及管件第10章液压介质第11章液压伺服控制第12章电液比例控制第13章液压系统的安装、调试与故障诊断第23篇气压传动与控制第1章常用气动基础标准第2章气压传动的特点和气体力学基础第3章气源装置及气动辅助元件第4章气动执行元件第5章气动控制阀第6章气动控制系统第7章气动真空元件第8章气动系统的设计计算第9章气动系统的维护与故障处理第24篇液力传动第1章概述第2章液力偶合器第3章液力变矩器第4章液力机械变矩器第5卷机电一体化与控制技术第25篇机电一体化技术及设计第1章机电一体系概述第2章基于工业控制机的控制器及其设计第3章可编程序控制器第4章基于单片机的控制器及其设计第5章传感器及其接口设计第6章常用的传动部件与执行机构第7章常用控制用电动机及其驱动第8章机电一体化设计实例第26篇机电系统控制第1章概述第2章控制系统数学模型第3章控制系统分析方法第4章控制系统设计方法第5章先进控制理论基础第6章机械运动控制系统第27篇工业机器人技术第1章概述第2章工业机器人本体第3章工业机器人驱动系统第4章工业机器人控制系统第5章机器人传感器第6章机器人视觉第7章机器人人工智能第8章工业机器人的典型应用第28篇数控技术第1章概述第2章数控系统的点位和轨迹控制原理第3章数控程序编制第4章数控伺服系统第5章数控检测装置第6章计算机数控装置第29篇微机电系统及设计第1章微机电系统概述第2章微机电系统制造第3章微机电系统设计第4章微机电系统实例第30篇机械状态监测与故障诊断技术第1章概述第2章信号采集系统的组成第3章机械故障诊断中的信号处理第4章旋转机械运行状态的振动监测技术第5章机械故障诊断中的模式识别方法第6章旋转机械和典型零件的故障诊断方法第31篇激光及其在机械工程中的应用第1章激光加工概论第2章激光打孔第3章激光切割第4章激光焊接第5章激光淬火第6章激光熔覆与合金化第7章激光冲击强化第8章激光在其他机械工程领域的应用第9章激光加工的安全防护第32篇电动机、电器与常用传感器第1章常用交直流电动机第2章控制电动机第3章电器与常用传感器第6卷现代设计理论与方法第33篇现代设计理论与方法综述第1章现代机械及制造技术发展趋向第2章产品研究与开发的一般过程及几个关键问题第3章现代产品设计理论与方法简介及分类第4章现代机械设计方法的发展及其特点第34篇普适设计与功能设计第1章概论第2章普适设计理论与方法第3章功能设计理论与方法第35篇创新设计第1章创新的基本理论第2章创新思维的基本方法第3章创新设计的分析与描述第4章创新设计中的技术系统进化理论分析第5章创新设计中的技术冲突及其解决原理第6章创新设计中的技术系统物-场模型分析方法第36篇绿色设计与和谐设计第37篇机械系统概念设计第38篇机械系统的振动设计及噪声控制第39篇机械结构的有限元设计第40篇疲劳强度设计第41篇机械可靠性设计第42篇造型设计和人机工程第43篇摩擦学设计第44篇优化设计第45篇虚拟设计第46篇智能设计第47篇并行设计与协同设计第48篇反求设计与快速成形制造技术第49篇快速响应变型设计第50篇计算机辅助设计第51篇公理设计与质量功能展开（QFD）设计第52篇产品综合设计的理论与方法。
工程材料与热处理 第5章作业题参考答案
1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接影响冷却后钢的组织和性能？奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。
（1）加热温度和保温时间。
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
（2）加热速度。
加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。
（3）钢的化学成分。
在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。
（4）钢的原始组织。
钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。
传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。
显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。
然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。
所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。
奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。
2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。
3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。
等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。
高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。
原理第4、5章钢中奥氏体的形成
合金元素对力学性能影响
提高强度和硬度
合金元素如铬、钼等能够显著提高钢的强度和硬度， 改善其耐磨性。
改善韧性
镍、锰等元素则能够改善钢的韧性，提高其抗冲击能 力。
对疲劳性能的影响
一些合金元素如钒、钛等能够细化晶粒，提高钢的疲 劳性能。
05 热处理工艺参数优化与控 制
加热温度和保温时间选择依据
钢的化学成分
奥氏体形成的热力学条件
奥氏体形成的动力学过程
奥氏体对钢性能的影响
奥氏体是钢在加热到临界温度 以上时形成的晶体结构，具有 良好的塑性和韧性。
加热温度和冷却速度是影响奥 氏体形成的两个重要因素。加 热温度越高，奥氏体形成越容 易；冷却速度越快，奥氏体稳 定性越差。
包括形核和长大两个阶段。形 核是通过原子扩散和重新排列 形成新晶核的过程；长大则是 新晶核不断吞噬周围原子而长 大的过程。
合金元素对临界点影响
提高临界点
合金元素如铬、钨、钼等，能够显著 提高钢的临界点，使奥氏体化温度范 围扩大。
降低临界点
镍、锰等元素则能够降低临界点，使 奥氏体化更容易进行。
合金元素对组织稳定性影响
稳定奥氏体
合金元素如钴、铝等能够提高奥氏体的稳定性，使其在较高温度下仍能保持稳 定。
促进其他组织形成
如硅、钨等元素则能促进铁素体、渗碳体等其他组织的形成，对奥氏体稳定性 产生一定影响。
回归分析
利用回归分析可以建立热处理工艺参数与性能指标之间的数学模型， 通过求解模型可以得到最优的热处理工艺参数组合。
人工智能算法
利用人工智能算法可以对热处理工艺参数进行全局优化，找到全局最 优解，提高热处理效果和生产效率。
06 总结：钢中奥氏体形成原 理及实践应用
热处理名词解释
第一章金属的加热1、对流传热：热量的传递依靠发热体与工件之间流体的流动进行。
2、辐射传热：温度大于绝对零度的物体从表面放出波长为（0.4~40）×10-6m范围内的辐射能被另一物体吸收后变为热能。
3、传导传热：热量的传递仅靠传热物质质点间的相互碰撞。
4、强迫流动：用外加动力强制流体运动。
5、层流：强迫流动时流体沿着工件表面一层层有规则的流动。
6、紊流：流体的不规则运动。
7、随炉加热：即工件装入炉中后，随着炉子升温而加热，直至所需加热温度。
8、预热加热：即工件现在已升温至较低温度的炉子中加热，到温后再转移至预定工件加热温度的炉中加热至工件达到所要求的温度。
9、到温入炉加热：又称热炉装料加热，即先把炉子升到工件要求的加热温度，然后再把工件装入炉中进行加热。
10、高温入炉加热：即工件装入较工件要求加热温度高的炉内进行加热，直至工件达到要求温度。
11、内氧化：氧沿晶界或其他通道向内扩散，与晶界附近的Si、Mn等元素结合成氧化物的现象。
12、碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。
13、露点：气氛中水蒸气开始凝结成雾的温度，即在一个大气压力下，气氛中水蒸气达到饱和状态时的温度。
14、半脱碳层：碳钢脱碳层组织自表面至中心，由铁素体加珠光体组织逐渐过渡到珠光体，再至相当于钢原始含碳量的退火组织。
15、全脱碳层：碳钢脱碳层区碳浓度分布曲线有突变，碳层组织表面为单一的铁素体区，向里为铁素体加珠光体逐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组织。
16、光亮热处理：工件热处理后，不因氧化等原因使工件表面颜色变暗，光洁度降低，而仍保持热处理前原来工件表面光亮状态。
17、保护气氛：在工件加热时保持其表面不氧化、脱碳的气氛。
18、吸热式气氛：用天然气、丙烷气、城市煤气及其他有机物质为原料，以一定的比例与空气混合，在装有镍触媒的高温（930~1050℃）炉内进行不完全燃烧而得的一种混合气体。
表4、5章机械设计课程手册
表4-1 平键链接的剖面和键槽尺寸（GB/T1095—2003摘录）、普通平键的型式和尺寸（GB/T1096—2003摘录）mmGB/T1096 键16×10×100[圆头普通平键（A型）、b=16、h=10、L=100]GB/T1096 键B16×10×100[平头普通平键（B型）、b=16、h=10、L=100]12. （d-t）和（d+t1）两组组合尺寸的极限偏差按相应的t和t1极限偏差选取，但（d-t）极限偏差应取负号（-）。
3. 键尺寸的极限偏差b为h8，h为h11，L为h14。
4. 键材料的抗拉强度应不小于590MP a。
表4-2 导向平键的型式和尺寸（GB/T 1097—2003 摘录）标记示例：GB/T1097 键16×100[A型导向平键（圆头）、b=16、h=10、L=100]GB/T1097 键B16×100[B型导向平键（平头）、b=16、h=10、L=100]L，L1，L2，L3对应长度系列注：1. 固定用螺钉应符合GB/T822或GB/T65的规定。
2. 键的截面尺寸（b×h）的选取及键槽尺寸见表4—1。
3. 导向平键常用材料为45钢。
表4-3 矩形花键的尺寸、公差（GB/T1144—2001）摘录mm注：1.精密传动用的内花键，当需要控制键侧配合间隙时，槽宽可选用H7，一般情况下可选用H9。
2.d为H6和H7的内花键，允许与提高一级的外花键配合。
表4-4 圆柱销（GB/T 119.1—2000摘录）、圆锥销（GB/T 117—2000摘录） mm表4-5螺尾锥销（GB/T 881—2000摘录） mm公差m6:表面粗糙度Ra ≦0.8m μ 公差h8:表面粗糙度Ra ≦1.6m μ标记示例：公称直径d=6、公差为m6、公称长度l =30、材料为钢、不经淬火、不经表面处理的圆柱销的标记为 销 GB/T 119.1 6 m6×30公称直径d=6、公差为m6、公称长度l =30、材料为35钢、热处理硬度28～38 HRC 、表面氧化处理的A 型圆柱销的标记为标记示例：公称直径d 1=6、长度l=50、材料为Y12或Y15、不经热处理、不经表面处理的螺尾锥销的标记为 销 GB/T 811 6×50表4-7 开口销（GB/T 91—2000摘录）mm注：销孔的公称直径等于销的公称直径d。
第九章_钢的淬火和回火
热处理原理及工艺
9- 38
（三）渗碳体形成和铁素体恢复
约在300-400℃之间，α固溶体中过饱和 的碳逐渐析出，ε-碳化物转变为稳定的较小 的Fe3C颗粒，α固溶体中的含碳量几乎达到 平衡成分，故马氏体变成铁素体（c/a≈1）， 体心正方晶格变成体心立方晶格。
此时组织为： “铁素体与弥散在其中的细粒状渗碳体的混合 物”, 称为 “回火托氏体”，T回。
热处理原理及工艺
d 等温淬火法
9- 33
5、局部淬火法 有些零件只需要局部硬度高、耐磨性好， 因此可进行局部淬火，以避免其它部位产生 变形或开裂。
局部淬火法包括：①局部加热淬火法
②局部冷却淬火法 喷射淬火——向工件喷射急速水流的淬火方法。
热处理原理及工艺
9- 34
6、 冷处理
——将淬火至室温的工件继续冷却到零下温度的处理(实际上 是淬火过程的继续)称为冷处理。 高碳钢、合金钢的Mf都在零下几十度， 为了减少残余奥氏体的数量，可在淬火后进 行冷处理，即加热零件淬火至室温后，再放 入低温槽中继续冷却，使残余奥氏体转变为 马氏体。 冷处理介质：干冰（-80℃）、 液化乙烯（-107℃）、液氮（-192℃） 冷处理的目的：稳定尺寸，提高硬度。
热处理原理及工艺
9- 23
4.淬火工艺
1 淬火加热温度 ⑴ 亚共析钢 淬火温度：Ac3+30~50℃。 T过低——有F，↓HRC
T过高——氧化脱碳，晶粒 粗大，淬火应力大
热处理原理及工艺
9- 24
（2）共析、过共析钢 淬火温度：Ac1+30~50℃。 T过低——得不到M
T过高——晶粒粗大，残 余A量↑，HRC↓
此时组织为： 过饱和程度稍低的马氏体和极细小的ε-碳化物组成 的混合组织，称为“回火马氏体组织”，M回。 ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C转变的过渡相。
金属工艺学电子教学教案——第四章钢的热处理03(高教版王英杰主编).doc
第六节钢的表面热处理与化学热处理教学重点与难点1・重点表面淬火与化学热处理2 •难点渗碳与渗氮教学方法与手段1.利用挂图等教具。
2.列举生活与生产中应用表面淬火与化学热处理、渗碳与渗氮工艺的实例，分析原理与应用，以点带面，触类旁通。
教学组织1 •复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容的表面热处理♦表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。
其中表面淬火是最常用的表面热处理。
♦表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的工艺。
其目的是使工件表面获得高硬度和耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性。
依加热方法的不同，表面淬火方法主耍有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、屯接触加热表面淬火及屯解液加热表面淬火等。
(一)感应加热表面淬火利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表而、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。
1.感应加热基木原理依靠感应电流的热效应，使工件表层在几秒钟内快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，淬帔工件表面层，这就是感应加热表面淬火的基本原理。
2.感应加热表面淬火的特点(1)加热时间短，工件基本无氧化、脱碳，且变形小。
奥氏休晶粒细小，淬火后获得细小马氏体组织，使工件表层比一般淬火駛度高2〜3HRC,且脆性较低。
工件表面淬火后，在淬硬的表面层中存在较大的残余压应力，因此，提高了工件的疲劳强度。
(2)加热速度快，热效率高，生产率高，易实现机械化、口动化，适于大批量生产。
(3)感应加热设备投资大，维修调试比较困难。
3 •感应加热表而淬火的应用感应加热表面淬火主要用于中碳钢和中碳合金钢制造的工件，如40钢、45 钢、400、40MnB 等。
生产上通过选择不同的电流频率来达到满足不同要求的淬硬层深度。
根据电流频率不同，感应加热淬火分为三类：高频感应加热表面淬火、中频感应加热表面淬火和工频感应加热表面淬火。
感应加热表而淬火后，需要进行低温回火。
感应加热表面淬火零件的工艺路线一般如下：毛坯锻造(或轧材下料)一退火或正火一粗加工一调质一精加工一感应加热表而淬火一低温回火一磨削加工。
第5章 马氏体与钢的淬火
片（针）状(孪晶)马氏体
空间形态呈凸透镜(片)状
特征
亚结构主要为孪晶
高温形成符合K-S关系
晶体学位向关系
低温形成符合西山关系
可爆发形成，马氏体片 有明显的中脊
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返 回
12
图5.8 T12钢的过热淬火组 织，片状马氏体
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图5.9 片状马氏体显 微组织示意图
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13
5.2.3 影响马氏体形态和内部结构的因素
原因 -- 在｛ 259 ｝γ马氏体的尖端有很高的应力 场，而这种爆发式转变行为是由一片马氏体的形 成在其尖端处的应力促进了另一片马氏体按别的 有利取向形成，即所谓“自促发”形核，导致出 现连锁反应态势，因此可以把这类转变的动力学 特点归结为自促发形核、爆发式长大。
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30
(3) 奥氏体化条件
在完全奥氏体化的前提下，提高加热温度、延 长保温时间，将使MS点有所提高。 原因：加热温度和保温时间 ↑→ A 均匀性和晶粒尺寸 ↑→A强度↓→M转变阻力↓→Ms点↑ 在不完全奥氏体化加热条件下，提高温度或延 长时间将使奥氏体中的碳及合金元素含量增加，导 致Ms点下降。
（ 3 ）随温度降低而继续进行的马氏体相变，不 是依靠已有马氏体单晶的进一步长大，而是依 靠形成新的马氏体晶核，长成新的马氏体。 综上所述，把马氏体变温转变的动力学特点归 结为变温形成、瞬间形该(无孕育期)和高速长 大(长到极限尺寸)。
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34
2 等温转变(对Fe-Ni合金) 特点：
1）在Ms点以下某一温 度停留，过冷奥氏 体需经过一定的孕 育期后才开始形成 马氏体； 2）随等温时间增长， 马氏体转变量不断 增多，即转变量是 时间的函数；
感应加热表面淬火
目 录
Contents
第一章：请第在一此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火简介
第二章：请第在二此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火技术
第三章：请第在三此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火案例
2
感应加热表面淬火简述
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3
感应加热表面淬火简介
22
工程上规定，当电流强度从
表面向内部降低到表面最大电流
强度的0.368（即I0/e）时，则
该处到表面的距离称为电流透入
深度δ，单位用mm表示。
50300 f
感应电流的基本特性
23
钢的磁导率和电阻率随温度变化 图 钢的磁导率，电阻率与加热
而变化。电阻率随温度升高而增 大，在800-900摄氏度时，各类
感应电流（涡流）值： I e e
Z
R2 X 2
Z -自感电抗，Ω； X -零件材料的电阻，Ω；
R -零件材料的电阻，Ω；
涡流在零件上产生的热量：
Q 0.24I 2R
假设无漏磁条件下，1cm高单匝感应圈中零件表面吸收功率为：
P 1.25103 R I 2 f
a
0
R0 -零件半径，cm； μ -零件磁导率，H/m；
本质区别是热态时钢材是顺
磁体，磁导率极低，因此热态比
冷态透入深度大几十倍。
24
感应加热过程分为三个阶段：冷态、 图 高频加热时零件截面电流密
过渡态和热态。
度与温度变化
感应加热开始时，零件处于室温，
电流透入深度很小（冷态电流分布）。
当表面温度升高到达磁性转变温度，加
热层被分为两层，外层磁性消失，而与
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第4~5章表面淬火
1-加热淬火层 2-间隙 3-工件 4-加热感应圈 5-淬火喷水套
4.1 表面淬火
感应加热淬火的优缺点 工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳
定；加热速度快，热效率高，生产率高；易实 现机械化和自动化。
成本较高；尖角效应；对一些形状复杂的 零件而言，难以保证得到均匀的表面淬火层。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧 辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的 耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用 感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次 数比用调质处理约提高10倍。
4.1 表面淬火
• 感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并 进行必要的运动。
• 感应加热淬火机床还应附有提供淬火介质的装 置。淬火机床可分为标准机床和专用机床，前 者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复 杂工件。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和 提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设 计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外 表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热 感应器等。
孔10mm~30mm的孔喷射冷却介质 承圈等直径大表面窄的
（如图4-6b）
工件
工件以一定速度旋转，喷嘴轴向配合 获得螺旋状淬硬层 运动，得螺旋状淬硬层
一个或几个喷嘴沿旋转工件定速移动， 用于轴、锤杆和轧轮 加热和冷却工件表面
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火的优缺点 设备简单，费用低，操作灵活，使用钢种
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的应用：
承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件， 要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性， 需对工件表面提出强化要求，适于含碳量 We=0.40～0.50%钢材。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的特点： ✓ 硬度值比普通淬火后的要高 ，耐磨性更好 ； ✓ 需要进行预先热处理 ，以便于快速加热时奥
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热表面淬火工艺流程： ➢ 预先调质处理 ➢ 确定加热温度与加热方式 ➢ 根据工件要求选择比功率 ➢ 设计感应加热器 ➢ 确定冷却方式与冷却介质 ➢ 制定回火工艺参数
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火 将高温火焰（氧-
乙炔）或其他可燃气体 喷向工件表面，对工件 表面加热，使其迅速加 热到淬火温度，随后在 一定淬火介质中冷却的 工艺。演示录像
1-烧嘴 2-喷水管 3-加热层 4-工件 5-淬硬层
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4.1 表面淬火
表4-1 火焰加热表面淬火方法及特点
加热方法 同时加热
连续加热
操作方法 固定法 快速旋转法
平面前进法 旋转前进法
螺旋前进法 快速旋转前 进法
工艺特点
适用范围
工件和喷嘴固定，当工件被加热到淬 用于淬火部位不大的工
氏体均匀化； ✓ 可以在表面产生压应力 ，能大幅度提高轴类
零件的疲劳强度并使其缺口敏感性下降。
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4.1 表面淬火
根据表面淬火的热源不同，可以将其分为 ： ➢ 感应加热淬火 ➢ 火焰淬火 ➢ 激光淬火 ➢ 电子束淬火
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4.1 表面淬火
感应加热表面淬火 将工件放在感应线圈
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4.1 表面淬火
感应加热的设备 感应加热热处理的设备主要由电源设备、
淬火机床和感应器组成。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
✓ 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。一 般电源设备只能输出一种频率的电流。
✓ 电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热 层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热 层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。
的应用范围是什么？
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的基本原理：
表面淬火也就是表面热处理，是指仅对零 部件表层快速加热、冷却，从而改变表层组织 和性能而不改变成分的一种工艺，即通过表面
层的相变达到强化工件表面的目的。
➢ 工件表面淬火后的组织：淬硬区（马氏体）、过 渡区（马氏体加自由铁素体）和原始组织
4.1 表面ห้องสมุดไป่ตู้火
常用的电流频率有： ✓ 高频加热：200～300KHZ，淬硬层深为0.5～
2mm，适于中小型零件。 ✓ 中频加热：2500～8000HZ，淬硬层深度2～
5 mm。适于较 大直径的轴类、中大齿轮等。 ✓ 工频加热：50HZ，淬硬层深可达10～15mm，
适于大直径工件的表面淬火。
第4~5章表面淬火
广泛，零件表面清洁，一般无氧化和脱碳，畸 变小等。
但是加热温度不易控制，生产效率低，噪 音大，劳动条件差，混合气体不够安全，不易 获得薄的表面淬火层，淬硬层的均匀性远不如 感应加热淬火。
✓ 选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积 增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过 大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使 工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最 好还是对整个加热表面一次加热（同时加热），这样 可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工 艺简化，还可节约电能第4。~5章表面淬火
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
4.1 表面淬火 4.2 表面形变强化技术
第4~5章表面淬火
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
思考题： ✓ 表面淬火与普通淬火相比有什么特点？ ✓ 例举表面淬火的几种不同工艺方法，并说明基
本原理。 ✓ 感应加热表面淬火的工作原理和特点是什么？ ✓ 喷丸强化和滚压强化的原理是什么？它们各自
火温度后喷射冷却或进入冷却
件
一个或几个固定喷嘴对旋转 （75r/min~150r/min）的工件表面加 热一定时间后冷却（如图4-6a）
适用于处理直径和宽度 不大的齿轮、轴颈、滚 轮等
工件相对喷嘴做直线运动，喷嘴上设 可淬硬各种尺寸平面型
有冷却介质喷射孔，使工件淬火
工件表面
工件围绕固定喷嘴旋转，喷嘴上距火 用于制动轮、滚轮、轴