钢的表面热处理.

合集下载

钢的表面热处理

第八章钢的表面热处理知识要点：表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件。

一、表面热处理的目的1．提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。

→保证高精度2．使零件心部具有足够高的塑性和韧性。

→防止脆性断裂。

“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类：表面淬火和化学热处理。

（一）表面淬火1．工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。

工艺特点：（1）不改变工件表面化学成分，只改变表面组织和性能；（2）表面与心部的成分一致，组织不同。

2．所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢，也有用工具钢、球墨铸铁等。

典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。

3．常用表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。

（1）感应加热表面淬火原理：通以一定频率交变电流的感应线圈，产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流（涡流），利用工件的电阻而将工件加热；由于感应电流的集肤效应，使工件表层被快速加热至奥氏体化，随后立即快速冷却，在工件表面获得一定深度的淬硬层。

感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表层加热，快冷→淬硬层。

工件淬硬层的深度与频率有关：A. 0.2～2mm，高频感应加热（100—500KHz），适用于中小型齿轮、轴等零件；B．2～10mm，中频感应加热（0.5—10KHz），大中型齿轮、轴；C．〉10—15mm，工频感应加热（50Hz），用于大型轴、轧辊等零件。

特点：淬火质量好，表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高；生产频率高、便于自动化，但设备较贵，不适于单件和小批量生产。

应用：主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具，最常见的有：齿轮，如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮，蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。

钢的热处理及表面热处理

钢的热处理及表面热处理热处理1.定义：指在固态下将材料加热至一定温度，保持一定时间，并以适当速度冷却，以获得所需微观结构和性能的工艺方法。

2．热处理的工艺过程。

包括三个阶段：加热、保温和冷却，如图所示。

加热：热处理的第一道工序。

不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。

保温：目的是确保工件充分燃烧，防止脱碳、氧化等。

保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材料直接相关。

一般按每分钟1~2mm计算；工件越大，材料的导热性越差，保温时间越长。

冷却：最后一道工序，也是最重要一道工序。

冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同。

3.目的和作用在工业生产中，热处理的应用很广泛。

据统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。

总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。

目的：第一，提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。

二是提高材料的工艺性能，保证后续加工的顺利进行。

它们的共同点是，它们只改变内部组织结构，而不改变表面形状和大小。

4．基本类型（1）根据加热和冷却方法的不同分类，以及微观结构和性能的特点（见教材）（2）根据热处理在零件生产过程中的地位和作用预备热处理：是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。

最终热处理：指能够提供工件使用性能的热处理。

其目的是使通过成形过程达到所需形状和尺寸的零件达到所需的使用性能。

根据铁碳平衡相图，共析钢加热到超过a1温度时，全部转变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢加热到a3和acm以上获得单相奥氏体。

通常，加热过程中的实际临界温度标有字母“C”，如AC1、AC3和ACCM；冷却过程中的实际临界温度标有字母“R”，如AR1、Ar3、ARCM等。

其物理含义为：ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的温度；ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；AC3：加热过程中所有共析铁素体转变为奥氏体的最终温度；Ar3：冷却过程中奥氏体向铁素体转变的起始温度；ACCM：加热过程中所有二次渗碳体溶解为奥氏体的最终温度；ARCM：冷却过程中二次渗碳体从奥氏体中析出的温度。

钢的表面热处理工艺

低温气体碳氮中温气体碳氮共渗共渗
500～600 1～6
以渗氮为主 0.1～0.4mm
不需要 HRC54～63 合金工具钢
800～860 1～8
以渗碳为主 0.5～0.8mm 淬火+低温回火 HRC53～60 合金结构钢
20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织 ( 化染 ) 针状M + 残余A ; 混合M + 残余A ; 板条M + 针状M
2.火焰加热表面淬火 1)火焰加热表面淬火的基本方法
2)火焰加热表面淬火的特点:
*设备简单, 操作方便, 成本低。 *淬火质量不稳定。 *适于单件、小批量及大型零件的生产。
二.化学热处理 ( Chemical Heat Treatment )
一)定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。
固体渗碳法示意图
泥封
盖
渗碳箱
试棒
零件渗碳剂
气体渗碳法示意图
5)工艺: 加热温度为900～950℃; 渗碳时间一般为3～9小时;
6)渗碳后的组织:
表面
中心
零件
1%C P+Fe3CⅡ P P+F
0.2%C F + P少
20钢渗碳缓冷组织 ( 化染 )
580
表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体
3.钢的碳氮共渗---氰化处理 ( Carbonitriding of steel )
1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。
2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。
3)方法:

表面热处理

一、化学热处理原理
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

常用钢热处理工艺

常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。

常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。

下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。

1. 退火退火是指将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却。

退火工艺分为完全退火和等温退火两种。

完全退火是将钢材加热至超过临界温度，然后慢慢降温。

等温退火是将钢材加热至超过临界温度，然后在等温时间内，使钢材的温度均匀，从而使钢材的组织变得均匀，于是提高了钢材的韧性。

2. 正火正火是将钢加热到一定温度，然后快速冷却。

正火一般分为低温正火，中温正火和高温正火三种。

低温正火使钢材的硬度提高，但是韧性降低。

高温正火使钢材的韧性提高，但是硬度降低。

中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。

3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度，然后快速冷却。

淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。

油淬适用于要求较低的钢材，水淬适用于要求较高的钢材，气淬适用于要求最高的钢材。

淬火后钢材的硬度很高，但是韧性降低，此时需要回火来消除内部应力，提高钢材的韧性。

4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间，然后由于自然冷却所形成的工艺。

回火分为低温回火和高温回火两种。

低温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。

高温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。

5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺，用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。

表面淬火和淬火不同的是，只在钢材表面进行加热和快速冷却。

这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大，但是对钢材硬度的提高不大。

总之，钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法，常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。

选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。

钢的表面热处理

钢的表面热处理钢的表面热处理是一种常用的工艺，通过加热和冷却的处理过程，可以改善钢材的性能和外观。

本文将从钢的表面热处理的目的、方法和影响因素等方面进行介绍。

一、钢的表面热处理的目的钢材的表面热处理主要有以下几个目的：1.改善钢材的硬度和强度：通过热处理，可以使钢材的晶粒细化，提高硬度和强度，从而增加钢材的使用寿命和承载能力。

2.提高钢材的耐磨性：热处理可以形成硬质表面层，提高钢材的抗磨损能力，延长使用寿命。

3.改善钢材的耐腐蚀性：通过热处理，可以在钢材表面形成致密的氧化层或氮化层，提高钢材的耐腐蚀性能。

4.改善钢材的加工性能：热处理可以消除钢材的内应力，改善钢材的塑性和韧性，提高加工性能和冲击韧性。

钢的表面热处理主要有以下几种方法：1.淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却，使钢材表面形成马氏体组织，提高硬度和强度。

2.回火：将钢材淬火后，再加热到较低的温度，保持一定的时间后冷却，可以消除淬火时产生的内应力，提高韧性和延展性。

3.渗碳：将钢材加热至一定温度，然后在碳质介质中进行渗碳处理，使钢材表面富含碳元素，形成高碳酸盐层，提高硬度和耐磨性。

4.氮化：将钢材加热至一定温度，然后在氮质介质中进行氮化处理，使钢材表面富含氮元素，形成高氮化物层，提高硬度和耐腐蚀性。

5.电火花处理：通过电火花放电的方式，在钢材表面形成高能量的电火花，使钢材表面熔化和蒸发，形成均匀的表面层，提高表面质量和光洁度。

三、钢的表面热处理的影响因素钢的表面热处理的效果受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1.温度：热处理的温度是影响效果的重要因素，温度过高或过低都会影响钢材的组织和性能。

2.冷却速度：淬火的冷却速度决定了钢材的硬度，过快或过慢都会影响效果。

3.保温时间：回火的保温时间会影响钢材的韧性和强度，保温时间过长会导致过软，过短则不能完全消除应力。

4.介质选择：渗碳和氮化的介质选择对于改善钢材性能有重要影响，不同介质对不同钢材有不同的效果。

钢的表面热处理

常用钢的热处理方法、特点及应用名称方法特点应用表面热处理表面热处理包括表面淬火和化学表面热处理两种。

表面淬火是通过对工件表面淬火，以改变工作表层组织结构，使其表层获得硬度很高的马氏体，而心部仍保持原来的塑性和韧性；化学表面热处理，是通过改变工件表层的组织，同时又改变表层的化学成分，以获得耐酸、碱、耐蚀性，表层硬度化更硬的热处理方法。

表面淬火火焰表面淬火用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到工作表面上，快速使表层加热到A c3以上温度后，立即喷水或用乳化液冷却。

此法一般淬透层深度可达2～6mm，过深会引起工作表层严重过热，易产生表层裂纹。

表面硬度，钢可达65HRc，灰铸铁可达46HRc左右，合金铸铁可达48HRc左右。

此法简便，不需要特殊设备，费用低。

缺点是易过热，淬火效果、质量不稳定，应用受到一定限制。

适用单件小批生产的大、重型零件和需要局部淬火的工具或工件，大轴辊，在模数齿轮等。

通常用钢为中碳钢，（如35、45钢）中碳合金钢（含合金元素＜3%），如40Cr、65Mn等。

还可用于灰铸铁及合金铸铁件，一般含碳量为0.35～0.5%的碳素钢最适宜。

含碳量过低，硬度低；含碳量及合金元素过高则易淬裂。

感应表面加热淬火使用感应器，使工件表层产生强感应电流，迅速将其加热到淬火温度（A c3以上）后，立即喷水冷却，使工件表层淬火。

根据所用电流频率不同，感应加热表面淬火分：工频淬火：50Hz中频淬火：1～10kHz高频淬火：100～1000kHz淬火后变形小，淬透深度易控制，淬火时不易氧化和脱碳；可用于低淬透钢，操作易实现机械化、自动化、生产率高；表层硬度比普通淬火高HRc2～3；疲劳强度、冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20～30%；所用电流频率越高，淬透层可越薄，如高频淬火一般为1～2mm，中频淬火一般为3～5mm，工频淬火为≥10～15mm。

缺点是复杂零件比渗碳困难。

通常用于中碳钢（含碳量0.4～0.5%）和中碳合金结构钢，也可用于高碳工具钢和低合金工具钢及铸铁一般零件淬透层深度为其半径101左右时，可获得强度、耐疲劳性和韧性的最好搭配。

钢的表面处理方法

钢的表面处理方法钢材是一种常用的金属材料，广泛应用于各个领域。

然而，钢材在使用过程中容易受到氧化、腐蚀、磨损等问题的影响，为了保护钢材的表面，延长其使用寿命，需要进行表面处理。

下面将介绍几种常见的钢材表面处理方法。

一、镀锌镀锌是将锌层覆盖在钢材表面的一种方法。

锌具有良好的防腐蚀性能，可以有效防止钢材被氧化和腐蚀。

镀锌的方法有热浸镀锌和电镀锌两种。

热浸镀锌是指将钢材浸入熔融的锌中，形成锌层；电镀锌是通过电解方法在钢材表面形成锌层。

镀锌处理后的钢材表面光滑均匀，具有良好的耐腐蚀性能。

二、喷涂喷涂是将一层保护性涂层喷涂在钢材表面的方法。

喷涂可以选择不同的涂料，根据使用环境的不同选择不同的喷涂材料。

常见的喷涂材料有油漆、聚合物涂料等。

喷涂处理后的钢材表面可以具有不同的颜色和光泽度，同时也具有一定的防腐蚀和防磨损能力。

三、化学处理化学处理是通过将钢材浸泡在特定的化学液中，使其表面发生一定的化学反应，形成保护层。

常见的化学处理方法有酸洗、磷化、氧化等。

酸洗是用酸性溶液将钢材表面的氧化物和污染物去除，以提高钢材的表面质量；磷化是在钢材表面形成一层磷化物膜，提高其耐蚀性能；氧化是通过氧化剂使钢材表面形成氧化层，增加其耐腐蚀性能。

四、热处理热处理是通过加热和冷却的方式改变钢材的组织结构和性能。

常见的热处理方法有淬火、回火、正火等。

淬火是将钢材加热至临界温度后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度；回火是将淬火后的钢材重新加热至一定温度，然后慢冷，以减轻内应力和提高韧性；正火是将钢材加热至一定温度，保持一定时间后慢冷，以调整其组织结构和性能。

五、机械处理机械处理是通过机械方法对钢材表面进行加工，以改变其形状和表面质量。

常见的机械处理方法有抛光、打磨、切削等。

抛光是通过摩擦去除钢材表面的凹凸不平，使其表面光滑；打磨是通过研磨工具对钢材表面进行研磨，使其表面粗糙度降低；切削是通过切削工具对钢材进行切削加工，改变其形状和尺寸。

45钢热处理后表面和心部组织

热处理是45钢的一项重要工艺，通过对钢材进行加热、保温和冷却等操作，可以改变钢材的组织结构和性能，提高其机械性能和使用寿命。

在45钢热处理后，其表面和心部组织的变化对于钢材的性能和用途有着重要影响。

本文将就45钢热处理后表面和心部组织的变化进行讨论。

1. 热处理工艺对45钢表面组织的影响1.1 晶粒细化热处理过程中的加热、保温和冷却等操作，可以使45钢的晶粒得到细化，晶粒细化可以提高钢材的强度和韧性。

1.2 渗碳层形成对于经过渗碳处理的45钢，在热处理后会形成一层较厚的渗碳层，这一层渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。

2. 热处理工艺对45钢心部组织的影响2.1 调质组织热处理可以使45钢的贝氏体和马氏体转变，从而形成调质组织，提高钢材的强度和韧性。

2.2 残余奥氏体在45钢的热处理过程中，如果冷却速度过慢，会导致钢材中出现残余的奥氏体，从而降低钢材的强度和硬度。

3. 热处理工艺对45钢性能的影响3.1 提高钢材的硬度和强度通过热处理工艺，可以提高45钢的硬度和强度，使其适用于高强度要求的工程结构中。

3.2 提高钢材的耐磨性渗碳层的形成和晶粒的细化，可以明显提高45钢的耐磨性，使其适用于需要耐磨性能的零部件加工中。

4. 热处理工艺对45钢的应用领域4.1 机械制造工业通过热处理可以提高45钢的强度和韧性，使其适用于制造机械零部件、轴承等产品。

4.2 模具制造通过热处理可以提高45钢的硬度和耐磨性，使其适用于模具制造中，提高模具的使用寿命。

45钢热处理后的表面和心部组织的变化对于钢材的性能和用途有着重要影响。

热处理可以提高钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性，使其适用于不同的工程领域和产品制造中。

热处理工艺在45钢的生产和加工中具有重要意义，为提高钢材的性能和使用寿命提供了技术支持。

由于热处理工艺可以显著改善45钢材料的性能，因此在工业制造、机械加工和模具制造等领域得到了广泛的应用。

下面将更加详细地介绍45钢材料经过热处理后在不同领域的具体应用。

钢的热处理及表面处理

1、珠光体组织形态及性能
（2）珠光体的转变过程
图1-12 珠光体转变过程示意图
典型的扩散相变： 1）碳原子和铁原子迁移； 2）晶格重构。
1、珠光体组织形态及性能
（3）珠光体的性能
共析钢在不同冷却速度下所得层片间距、组织形态与性能关系
冷却速度 ℃/min
≈1 ≈60 ≈600
层片间距 μm
≈0.6-0.7 ≈0.35-0.5 ≈0.25-0.3
P（F+Fe3C）
A
1）奥氏体晶核的形成； A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生；2）奥氏体晶核长大；3）残余渗碳体的溶解； 4）奥氏体的均匀化
二、钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成
➢ 亚共析钢——加热到Ac3以上；
➢ 过共析钢——理论上应加热到Accm 以上，但实际上低于Accm。因为加热到Accm以上，渗碳体会全部溶解，奥氏体晶粒也会迅速长大，组织粗化，图1-8加热和冷却时相图上临界点位置脆性增加。
F（过饱和）+ ε碳化物光学金相形貌为竹叶状
3、贝氏体组织形态和性能
➢ 1）550~350℃——上贝氏体B上——羽毛状 ➢ —— 40~45HRC——脆性较大——基本上无实用
2、马氏体的组织形态和性能
（2）马氏体的组织形态
图1-15 针状马氏体组织
2、马氏体的组织形态和性能（3）马氏体的性能 ➢ 主要特点：高硬度高强度——马氏体强化的
主要原因是过饱和碳原子引起的晶格畸变，即固溶强化。
➢ 板条状马氏体塑性韧性较好；高碳片状马氏体的塑性韧性都较差。
➢ 在保证足够的强度和硬度的情况下，尽可能获得较多的板条状马氏体。
3、贝氏体组织形态和性能

钢的表面热处理

2）常用渗氮方法
① 气体渗氮：在有活性氮原子的气体中进行渗氮。 ② 离子渗氮：在低于1×105Pa的渗氮气氛中，利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺。
3）渗氮和渗碳相比有何特点？
氮原子的渗入使渗氮层内形成残留压应力，可提高疲劳强度（25％～35％）；渗氮层表面由致密的、连续的氮化物组成，使工件具有很高的耐蚀性；渗氮温度低，工件变形小；渗氮层很薄（＜0.6～0.70mm），渗氮后只能精磨、研磨或抛光。渗氮层较脆，不能承受冲击力，生产周期长（例如0.3～0.5mm的渗层，需要30～50h），成本高。
反应气（低温下可汽化的金属盐），使其在炉内发生分解或化学反应，并在工件上沉积成一层所要求的金属或金属化合物薄膜的方法。碳素工具钢、渗碳钢、轴承钢、高速工具钢、铸铁、硬质合金等材料均可进行气相沉积。
目的：提高钢件表层的含碳量，淬火与回火后表面硬、心部韧。
材料：低碳钢、低碳合金钢。渗碳后处理：淬火及低温回火。工艺路线：
锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回火。渗碳方法：固体渗碳法、液体渗碳法和气体渗碳法三种。
★ 渗碳后的组织及热处理
低碳钢件渗碳后表层含碳量0.85％～1.05％为最佳。表层为过共析组织（珠光体和网状二次渗碳体），与其相邻为共析组织（珠光体），再向里为亚共析组织的过渡层（珠光体和铁素体），心部为原低碳钢组织（铁素源自和少量珠光体）钢的表面热处理
常用表面热处理的方法有表面淬火和化学热处理两大类。
一、表面淬火
表面淬火：仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。
原理：通过快速加热，使钢的表层奥氏体化，在热量尚未充分传到零件中心时就立即予以冷却淬火，得到马氏体组织。

055钢的热处理55

第五节钢的表面热处理
一、钢的表面淬火二、钢的化学热处理
一、钢的表面淬火（1）
表面淬火概念及应用 ➢ 快速加热使钢的表面奥氏体化后淬火冷却，
获得表层硬而耐磨的M组织，心部仍保持原来的组织。 ➢ 应用：中碳钢和中碳低合金钢
表面淬火特点
a. 加热速度快 (几秒——几十秒) b. 加热时实际晶粒细小，淬火得到极细马氏体，硬度↑，脆性↓ c. 残余压应力↑提高寿命 d. 不易氧化、脱碳、变形小 e. 工艺易控制，设备成本高
碳为主的化学热处理工艺。
中温气体碳氮共渗低温气体碳氮共渗（气体软氮化）
扩充知识：
真空蒸镀氮化钛保护气氛和真空热处理
钢的气体渗碳
图5-29 气体渗碳炉
钢的固体渗碳
泥封
盖
渗碳箱
试棒
零件渗碳剂
图5-30 钢的固体渗碳炉
二、钢的化学热处理（2）
钢的渗氮（气体氮化）在一定温度(一般在AC1以下)使活性氮原子渗入工件表面的化学热处
理工艺目的：
提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度钢的碳氮共渗在一定温度下同时将碳、氮原子渗入工件表层的奥氏体中,并以渗
一、钢的表面淬火（2）表面淬火方法
1. 感应加热表面淬火（１） 2. 火焰加热表面淬火 3. 接触电阻加热表面淬火
4. 电解液加热表面淬火
5. 激光加热表面淬火
（２）
感应加热表面淬火
感
应
加
热
表
面
淬Hale Waihona Puke 火示意集肤效应示意图
图
图5-28 感应加热表面淬火示意图
火焰加热表面淬火
激光表面处理示例
船用阻尼套激光强化
电接触加热表面淬火

钢的热处理种类

钢的热处理种类钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。

常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。

1.退火退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉冷却或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。

退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。

钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。

使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。

退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。

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。

大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。

一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。

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。

也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。

所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。

钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。

所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。

钢的表面淬火,化学热处理特点

钢的表面淬火,化学热处理特点
钢的表面淬火是对钢材表面进行加热，然后快速冷却，以达到增加钢材硬度的目的。

淬火的化学热处理特点主要体现在以下几个方面：
首先，淬火可以改变钢材的组织结构，使其成为马氏体。

在钢材变为马氏体的金相组织中，分散着碳化物和/或含硫化物。

这些碳化物/含硫化物的分散可以提高
钢材的硬度和耐磨性。

其次，淬火可以提高钢材的强度。

热处理的目的之一是增强材料的强度。

在淬火过程中，钢材的晶粒细化，强度得到提高。

此外，淬火还可以改善钢材的韧性。

虽然淬火可以显著提高钢材的硬度和强度，但热处理过程中，钢材的韧性相对较差。

因此，通过淬火以后的回火或其他处理，可以提高钢材的韧性，保持高强度的同时，不牺牲钢材的韧性。

综上所述，钢的表面淬火是一种重要的化学热处理方式，它可以改善钢材的硬度、耐磨性、强度和韧性。

通过对不同工况下的钢材进行淬火处理和回火等后续
处理，可以满足不同用途的需求。