工艺钢的表面淬火教学教材
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钢的热处理工艺淬火(精品值得参考)课件
THANKS
淬火时间
淬火时间过短或过长都会影响淬火效果，需要根据实际情况进行调整。
淬火介质与冷却方式
淬火介质
淬火介质的冷却能力、化学成分和杂质含量都会影响淬火效果。
冷却方式
采用不同的冷却方式（如油冷、水冷、空冷等）会影响钢的硬度和组织结构，进而影响其力学性能。
05 淬火工艺的优化与创新
新型淬火介质的研究与应用
总结词
新型淬火介质具有更高的冷却速度和更 佳的淬火效果，能够提高钢的硬度和强 度，降低淬火变形和开裂的风险。
VS
详细描述
随着科技的发展，新型淬火介质不断涌现， 如聚合物淬火介质、纳米流体淬火介质等。 这些新型淬火介质具有优异的热物理性能， 能够提供更快的冷却速度和更均匀的冷却 效果，从而提高钢的硬度和强度。
高碳钢的淬火工艺应用
高碳钢是一种碳含量较高的钢材，通常用于制造需要高硬度和耐磨性的 工具和零件。淬火工艺对于高碳钢的性能至关重要，可以提高其硬度和 耐磨性。
在高碳钢的淬火工艺中，通常采用油淬或水淬的方法。油淬是将钢材加 热到高温后迅速放入油中冷却，水淬则是将钢材加热到高温后迅速放入
水中冷却。不同的淬火方法会对钢材的性能产生影响。
钢的热处理工艺淬火(精 品值得参考)课件
• 淬火工艺简介
目 录
• 淬火工艺流程 • 淬火效果的影响因素 • 淬火工艺的优化与创新 • 淬火工艺的实际应用案例
01 淬火工艺简介
淬火的定义与目的
淬火定义
淬火是一种金属热处理工艺，通 过快速冷却的方法使金属获得高 硬度、高耐磨性和高强度等特性。
淬火目的
去除工件表面的油污、锈 迹和杂质，确保工件干净。
矫直工件
对工件进行矫直，确保其 形状和尺寸符合要求。
钢的淬火教案
（二）车床齿轮的热处理加工过程
小小结结：与退作火业、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中 淬火与回火关系密切，常配合使用，缺一不可。
根据所学知识，让学生讨论哪些零件需要表面热处理。 作业：预习下节：钢的表面热处理。
退火是将钢加热到一定温度 500~600oC，保温一定时间， 然后随炉冷或将工件埋入石灰、沙堆等冷却能力弱的介质中缓 慢冷却至室温的热处理工艺。
2、目的与作用 ? 消除铸件、锻件、焊接件、机加工工件中的内应力，降低 硬度，改善加工性能。 （二）正火
1. 定义 正火是将钢加热到一定温度 500~600oC，在炉外的空气
中冷却下来的热处理工艺。 2. 目的与作用： 正火与退火相比： 二者的加热温度相同；正火冷却速度较快，转变温度较
低，所以设备利用率高；钢材正火能改善钢的切削加工性能、 消除工件的热加工缺陷。一般来说：低、中碳钢采用正火而不 采用退火。
（钢件在铸造、锻造、热轧、焊接等热加工过程中容易产 生粗大晶粒、内应力等缺陷，通过正火处理可以消除这些缺 陷，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。）
教师提 前 10 分 钟到教 室准备 具体案
例，激
课导堂入导方法：历史事件导入法、实例导入法。 一、历史事件导入：列举人类社会发展过程经历过的石器
时代入——铜器时代——铁器时代人类所使用过的工具和武器。 让学生思考这样的工具和武器有哪些特点？
二、实例导入： 中国第一艘航母辽宁号的建造过程，所碰到钢材短缺的问
2、目的与作用： 淬火的目的主要是提高材料的硬度和耐磨性，是改善零件 使用性能最主要的热处理工艺。 知识扩展： “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，可演变出不 同的拓热展处延理伸工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高 温回火结合起来的工艺，称为调质处理。 三、应用实例
小小结结：与退作火业、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中 淬火与回火关系密切，常配合使用，缺一不可。
根据所学知识，让学生讨论哪些零件需要表面热处理。 作业：预习下节：钢的表面热处理。
退火是将钢加热到一定温度 500~600oC，保温一定时间， 然后随炉冷或将工件埋入石灰、沙堆等冷却能力弱的介质中缓 慢冷却至室温的热处理工艺。
2、目的与作用 ? 消除铸件、锻件、焊接件、机加工工件中的内应力，降低 硬度，改善加工性能。 （二）正火
1. 定义 正火是将钢加热到一定温度 500~600oC，在炉外的空气
中冷却下来的热处理工艺。 2. 目的与作用： 正火与退火相比： 二者的加热温度相同；正火冷却速度较快，转变温度较
低，所以设备利用率高；钢材正火能改善钢的切削加工性能、 消除工件的热加工缺陷。一般来说：低、中碳钢采用正火而不 采用退火。
（钢件在铸造、锻造、热轧、焊接等热加工过程中容易产 生粗大晶粒、内应力等缺陷，通过正火处理可以消除这些缺 陷，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。）
教师提 前 10 分 钟到教 室准备 具体案
例，激
课导堂入导方法：历史事件导入法、实例导入法。 一、历史事件导入：列举人类社会发展过程经历过的石器
时代入——铜器时代——铁器时代人类所使用过的工具和武器。 让学生思考这样的工具和武器有哪些特点？
二、实例导入： 中国第一艘航母辽宁号的建造过程，所碰到钢材短缺的问
2、目的与作用： 淬火的目的主要是提高材料的硬度和耐磨性，是改善零件 使用性能最主要的热处理工艺。 知识扩展： “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，可演变出不 同的拓热展处延理伸工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高 温回火结合起来的工艺，称为调质处理。 三、应用实例
第十一章 钢的表面淬火
第一节 感应加热表面淬火 (1)第二节 火焰加热表面淬火 (2)第三节 激光热处理 (3)第十一章 钢的表面淬火概念：表面淬火是采用快速加热的方法使工件表面奥氏体化，然后快冷获得表层淬火组织的一种热处理工艺。
关键：使零件表面迅速加热到淬火温度，当热量尚未充分传到工件内部时就急冷，使表面获得高硬度高耐磨性的马氏体组织，而心部仍是塑性韧性较好的调质或正火的原始组织。
预先热处理：工件表面淬火前要进行预先热处理(调质或正火)，以保证心部的性能要求和为表面淬火作好组织准备。
出现原因：很多承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件，其表面要比心部承受更高的应力。
因此，要求零件表面应具有高的强度、硬度和耐磨性，而心部在保持一定强度、硬度的条件下，应具有足够的塑性和韧性。
显然，采用表面淬火的热处理工艺，能使工件达到这种表硬心韧的性能要求。
种类：表面淬火是表面强化的方法之一，由于其具有工艺简单、生产率高、热处理缺陷少等优点，因而在工业生产中获得了广泛的应用。
根据加热方法的不同，表面淬火可分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火及激光加热表面淬火等。
其中应用最广泛的是感应加热与火焰加热表面淬火方法。
与化学热处理区别：钢的表面淬火是仅对钢件表层进行热处理以改变其组织和性能的工艺，不改变表面的化学成分，而是依靠表面加热淬火达到表面强化的目的。
第一节 感应加热表面淬火一、感应加热的基本原理利用电磁感应，使工件表面产生很高的感应电流，将工件表层迅速加热。
图11-1是感应加热表面淬火示意图。
将工件放入(用铜管制成的)感应圈内，向感应圈中通以一定频率的交流电，其周围即产生交变磁场，则工件(导体)会感应产生同频率的感应电流。
由于感应电流沿工件表面形成封闭回路，故通常称为涡流。
这是感应加热的主要热源。
涡流在工件中的分布是不均匀的，由表面到心部呈指数规律衰减。
因此，涡流主要集中在工件表层，内部电流密度几乎为零，这种现象称为集肤效应。
钢的热处理工艺淬火课件
定，从而提高硬度和强度。
改善金属材料的耐磨性
02
淬火能够使金属材料表面形成一层硬化层，提高耐磨性，延长
使用寿命。
实现金属材料的机械性能优化
03
通过不同的淬火工艺和温度控制，可以获得不同性能的金属材
料，以满足不同应用场景的需求。
淬火的应用场景
1 2
制造高强度零件
淬火工艺广泛应用于制造高强度、高硬度的机械 零件，如刀具、模具、轴承等。
一种特殊的淬火方法，将加热后的工件 放入等温盐浴中长时间保温，然后快速 冷却。
VS
详细描述
将加热到淬火温度的工件放入等温盐浴中 ，保持一定时间（通常较长），使工件在 盐浴中缓慢冷却至较低温度，然后迅速取 出进行快速冷却。该方法适用于对工件综 合性能要求较高的场合，如要求高强度和 良好韧性的工件。
REPORT
合金元素的固溶强化
合金元素在钢中的固溶度随温度的降低而减小，在淬火过程中，这些元素会以 过饱和的形式留在奥氏体中，提高钢的强度和硬度。
淬火过程中的组织转变
奥氏体向马氏体的转变
当钢被冷却到Ms点以下时，奥氏体会转变为马氏体，这是一个体积膨胀的过程 ，会导致钢的体积增大。
马氏体的细化
通过控制淬火过程中的冷却速度，可以细化马氏体的晶粒，从而提高钢的强度和 韧性。
淬火是一种通过快速冷却来使钢的相 变温度以下的部分保持奥氏体状态， 而相变温度以上的部分转变为其他相 （如马氏体）的热处理工艺。
急冷减熵
淬火过程中，钢被迅速冷却，导致原 子或分子的热运动减缓，熵值降低， 系统趋向于更稳定的状态。
淬火的化学原理
碳的偏聚
在淬火过程中，碳原子会倾向于在晶体缺陷处偏聚，形成富碳区域，这有助于 提高钢的硬度。
《钢的表面淬火》课件
表面淬火的原理
钢的相变点
钢的相变点：钢在加热过程中，从固态转变为液态的温度点
相变点温度：钢的相变点温度通常在1300-1500摄氏度之间
相变点影响：相变点温度对钢的淬火效果有重要影响
淬火原理：钢的表面淬火是通过快速冷却，使钢的表面达到相变点温度，形成马氏 体组织，提高钢的硬度和耐磨性。
钢的加热过程
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。
表面淬火的工艺 方法
火焰加热法
原理：利用火焰的高温对 钢的表面进行加热
加热温度：根据钢的种类和淬 火要求，选择合适的加热温度
加热时间：根据钢的种类和淬 火要求，选择合适应加热、电阻加热等
加热过程中的温度控制：确保 钢的温度均匀，避免局部过热 或过冷
钢的冷却过程
加热：将钢加热到 一定温度，使钢内 部达到奥氏体状态
冷却：将钢迅速冷 却到临界温度以下， 使钢内部形成马氏 体组织
回火：将钢加热到 一定温度，使马氏 体组织转变为回火 马氏体组织
冷却：将钢冷却到 室温，使回火马氏 体组织保持稳定
钢的相变
添加项标题
钢的相变是指钢在加热或冷却过程中，其内部组织结构发生 变化的现象
添加项标题
奥氏体相变是指钢在加热过程中，其内部组织结构由铁素体 转变为奥氏体的过程
添加项标题
贝氏体相变是指钢在冷却过程中，其内部组织结构由奥氏体 转变为贝氏体的过程
离子注入技术： 通过离子注入 改变材料表面 成分和结构， 实现表面淬火
《钢的表面淬火》PPT课件
区的存在，促使奥氏体转变，使C曲线左移。 ②改变Ms点和马氏体组织形态
由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的 板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两 种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。
§3高频感应淬火的组织和性能 一、高频淬火后的组织 第1层 淬硬层
温度＞Ac3 组织：M+AR 第2层 过渡层 温度在Ac1~Ac3之间， 组织：M+AR+F 第3层 心部原始组织。 温度：<Ac1
η感─感应器的效率(≈0.8)
P总─设备的最大输出功率(kW)
Po─另件加热所需的单位功率(kW/cm2)
设备允许的最大加热面积
设备型号
DGF-C-108 DGF-200/2.5 GP60-CR13-1 GP100-C2
设备功率
(kW)
100 200 60 100
最大加热面积(cm2)
一次加热 连续加热
2、疲劳强度
高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了 另件的疲劳强度。
疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。 3、耐磨性
高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这 主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物 弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状 态综合作用的结果。 4、多冲抗力
随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。
➢快速加热时的相变特点
★
➢高频感应淬火的组织和性能 ★
➢高频感应加热淬火工艺
➢高频淬火后的回火
➢高频感应淬火的应用
➢其它表面淬火方法
§1感应加热的基本原理
1、电磁感应产生感应电流
2、感应电流的表面效应
距表面X厘米处的感应电流 强度为：
Ix=Io×exp(-X/△)安培
当X=0时，Ix=Io
由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的 板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两 种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。
§3高频感应淬火的组织和性能 一、高频淬火后的组织 第1层 淬硬层
温度＞Ac3 组织：M+AR 第2层 过渡层 温度在Ac1~Ac3之间， 组织：M+AR+F 第3层 心部原始组织。 温度：<Ac1
η感─感应器的效率(≈0.8)
P总─设备的最大输出功率(kW)
Po─另件加热所需的单位功率(kW/cm2)
设备允许的最大加热面积
设备型号
DGF-C-108 DGF-200/2.5 GP60-CR13-1 GP100-C2
设备功率
(kW)
100 200 60 100
最大加热面积(cm2)
一次加热 连续加热
2、疲劳强度
高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了 另件的疲劳强度。
疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。 3、耐磨性
高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这 主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物 弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状 态综合作用的结果。 4、多冲抗力
随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。
➢快速加热时的相变特点
★
➢高频感应淬火的组织和性能 ★
➢高频感应加热淬火工艺
➢高频淬火后的回火
➢高频感应淬火的应用
➢其它表面淬火方法
§1感应加热的基本原理
1、电磁感应产生感应电流
2、感应电流的表面效应
距表面X厘米处的感应电流 强度为：
Ix=Io×exp(-X/△)安培
当X=0时，Ix=Io
27 汽车材料 教案：钢的淬火教案
《汽车材料》教案任课教师：课程名称：课程代码：上课班级：专业：总学时：周学时：学期：202 ～202 学年第学期汽车材料教案教学活动过程一、组织教学二、复习前课知识1、正火作为预先热处理的应用范围；2、正火作为最终热处理的应用范围。
三、导入新课我们在生活中或者在某些工业视频中经常可以看到，把加热好的工件放到水里或者油里进行快速冷却，那会对性能有什么影响？哪些情况下可以采用这种方式呢？导出：强度硬度会大大提升；材料进行性能提升最常用的方式——淬火。
四、新授课第三节钢的淬火1、淬火淬火是将钢加热到临界温度Ac1或Ac3以上30～50℃温度，保温使之奥氏体化后，然后快速(超过临界冷却速度)冷却，从而发生向马氏体转变的热处理工艺。
淬火的主要目的是得到马氏体组织，以提高钢的强度与硬度。
例如：刀具、量具经淬火回火后可以得到高硬度、高耐磨性；轴类零件淬火回火后可以获得优良的综合力学性能。
淬火是强化钢的最重要的热处理方法，能很好地发挥钢材的性能潜力，因此也是最常用的一种热处理方法。
2．淬火的加热及保温点名，记考勤（1min）教师提问引导学生回答（2 min ）让学生相互讨论或查阅资料，找两名同学简要回答（2 min ）（1）加热温度的确定碳钢的淬火温度可用铁碳合金相图来确定，如图所示。
为防止奥氏体晶粒粗大，淬火加热温度不宜过高。
一般适宜的淬火加热温度是：亚共析钢为Ac3+(30～50℃)，过共析钢为Ac1+(30～50℃)。
（2）加热时间的确定淬火加热时间的确定，既要保证工件的表层、心部达到规定加热温度，获得均匀的奥氏体化组织，又要保证晶粒不致粗大，还要考虑时间，经济及生产率。
（3）淬火加热缺陷及其防止钢在淬火加热时的可能导致的主要为：过热、过烧、氧化和脱碳。
3．淬火冷却介质冷却速度是淬火工艺上的最主要问题。
一方面，淬火时要求得到马氏体，冷却速度必须大于临界冷却速度；而另一方面，过快的冷却速度会有产生的热应力和组织应力，从而容易导致淬火工件的变形和开裂。
钢的淬火教案
课 程 金属材料与热处理 专业
机电
学时 2
授课 班级
15 机械 2
授课 教师
耿磊
授课 理 模式 论
一、教学课题：
项目 4：钢的淬火
二、教学目的
知识：掌握热处理的目的、分类；
技能：能正确选择常用热处理工艺的方法和应用；
素质：培养学生认真严谨的学习精神。
三、教学重点、难点：
重点：钢的常用热处理工艺(四把火)。
热处理
新一、钢课的热处理：（概念解释） 1、钢的热处理是采用适当的方式对钢铁材料或工件进行加
热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。
工艺曲 线
2、热处理能显着提高钢的力学性能，满足零件使用要求和 配 合 视
延长寿命；还可改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产
率。
频演示
3、热处理在机械制造中应用很广，汽车、拖拉机中有 配 合 视
难点：退火、正火、淬火和回火的区别与应用。
四、教学方法：
讲授法、 小组讨论法、案例教学法
五、教学过程
备注
教课学件、 准视频及动画、多媒体教室、实物样件
备 组检织查学 教生到课情况
教师提 前 10 分 钟到教
学 复复习习上节课学习的钢材的标记分类和钢的热处理方法的部
室准备
分内容。（5 分钟）
具体案
例，激发 课导堂入方 导法：历史事件导入法、实例导入法。
间，然后随炉冷或将工件埋入石灰、沙堆等冷却能力弱的 之 处 引
介质中缓慢冷却至室温的热处理工艺。
入。
2、目的与作用
渗碳是
消除铸件、锻件、焊接件、机加工工件中的内应力，降低硬 工业中
度，改善加工性能。
最常用
机电
学时 2
授课 班级
15 机械 2
授课 教师
耿磊
授课 理 模式 论
一、教学课题：
项目 4：钢的淬火
二、教学目的
知识：掌握热处理的目的、分类；
技能：能正确选择常用热处理工艺的方法和应用；
素质：培养学生认真严谨的学习精神。
三、教学重点、难点：
重点：钢的常用热处理工艺(四把火)。
热处理
新一、钢课的热处理：（概念解释） 1、钢的热处理是采用适当的方式对钢铁材料或工件进行加
热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。
工艺曲 线
2、热处理能显着提高钢的力学性能，满足零件使用要求和 配 合 视
延长寿命；还可改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产
率。
频演示
3、热处理在机械制造中应用很广，汽车、拖拉机中有 配 合 视
难点：退火、正火、淬火和回火的区别与应用。
四、教学方法：
讲授法、 小组讨论法、案例教学法
五、教学过程
备注
教课学件、 准视频及动画、多媒体教室、实物样件
备 组检织查学 教生到课情况
教师提 前 10 分 钟到教
学 复复习习上节课学习的钢材的标记分类和钢的热处理方法的部
室准备
分内容。（5 分钟）
具体案
例，激发 课导堂入方 导法：历史事件导入法、实例导入法。
间，然后随炉冷或将工件埋入石灰、沙堆等冷却能力弱的 之 处 引
介质中缓慢冷却至室温的热处理工艺。
入。
2、目的与作用
渗碳是
消除铸件、锻件、焊接件、机加工工件中的内应力，降低硬 工业中
度，改善加工性能。
最常用
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介始形成温度及奥氏体形成终了温度。
淬火以后金相组织自表面向心部应分为三区，马氏体区 (M) (包括残余奥氏体)＋马氏体加珠光体 (M十P)＋珠光体 (P)区。
原始组织为正火状态的45钢： 较复杂，如果采用的是淬火烈度很大的淬火介质，淬火后其 金相组织自表面向中心可分为四区，马氏体区(M)＋马氏体加铁 素体(M+F）＋马氏体加铁素体加珠光体区＋珠光体加铁素体。
钢的表面热处理
3、其它表面淬火方法
●电解液加热表面淬火 工艺简单，生产率高，变形小。
●电接触加热表面淬火 可移动的电极与工件表面接触，并通以低电压大电
工艺钢的表面淬火
分类：
表面淬火的加热能量密度极高，因此，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、火焰加热表面淬火 3、电接触加热表面淬火－利用电阻发热进行加热（低电压 大电流 4、电解液加热表面淬火 5、激光加热表面淬火 6、电子束（等离子）加热表面淬火
钢的表面热处理
感应加热表面淬火的特点：
●由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到相变 临界点以上，而心部仍处于相变点以下。淬火后，由表及里为马氏 体、马氏体＋铁素体＋屈氏体、铁素体＋珠光体＋索氏体组织；
●工件表面为细小的隐晶马氏体组织，硬度较普通淬火高 （HRC2～3），脆性低，疲劳强度高，耐磨性高；
钢的表面热处理
原始组织为调质状态45钢 由于回火索氏体为粒状渗碳体均匀分
布在铁素体基体上的均匀组织，淬火组织 也较均匀。
Ac1-Ac3温度区的淬火组织中，未溶铁素 体分布比较均匀；
Ac1-至相当于调质回火温度区（C 区），由于其温度高于原调质回火温度而 又低于临界点，因此将发生进一步回火现 象。表面淬火将导致这一区域硬度下降。
2）奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大； 3）提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒； 4）快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响。
钢的表面热处理
2、表面淬火的金相组织 钢件经表面淬火后的金相组织与钢种、淬火前的原始组织及
淬火这奥里氏加所体热以是时出在沿现一马个截氏温面体度温加区度珠间的光、体井分区非布，在有因一关快个。速恒加定热温时度 形原成的始，组其织界为限退相当火于状沿态截的面温共度析曲钢线：的奥氏体
（温度最低，2650℃） 乙炔和氧气（1：1至1：1.5）
（温度最高，3100℃）
钢的表面热处理
一般分为三个部分。（1）内层。带蓝色，因供氧不足，燃烧不 完全，温度最低，有还原作用。称内焰或还原焰。（2）中层。 明亮。温度比内层高。（3）外层。无色。因供氧充足，燃烧完 全，温度最高，有氧化作用。称外焰或氧化焰。
或分为焰心、内焰和外焰，火焰温度由内向外依次增高。（1） 焰心。中心的黑暗部分，由能燃烧而还未燃烧的气体所组成。 （2）内焰。包围焰心的最明亮部分，是气体未完全燃烧的部分。 含着碳粒子，被烧热发出强光，并有还原作用，也称还原焰。 （3）外焰。最外面几乎无光的部分，是气体完全燃烧的部分。 含着过量而强热的空气，有氧化作用，也称氧化焰。
钢的表面热处理
三、表面淬火方法
1、感应加热表面淬火 定义：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，
然后快速冷却，获得马氏体组织的工艺。 原理：利用电磁感应原理，使工件表面产生感应电流（集肤效应）。
钢本身具有电阻，产生热效应，加热工件表面，而后冷却，实现表面淬火。 分类：高频加热淬火（100～500kHz） 中频加热淬火（500～10000Hz） 工频加热淬火（50Hz）
优点：设备简单、使用方便、成本低； 不受工件体积大小的限制，可灵活使用； 淬火后表面清洁，无氧化、脱碳形象，变形小。
缺点：表面容易过热； 较难得到小于2mm的淬硬层深度。
钢的表面热处理
火焰结构及其特性：
火焰分三区：焰心、还原区及全 燃区。其中还原区温度最高。
火焰淬火可用下列混合气体作 为燃料。 煤气和氧气（1：0.6） 天然气和氧气（1：1.2至1：2.3） 丙烷和氧气（1：4至1：5）
钢的表面热处理
●冷却方式和冷却介质的选择 喷射冷却法 浸液冷却法 埋油淬火法
对细、薄工件或合金钢齿轮，为减小变形、开裂，可将感应器与工 件同时放入油槽中加热，断电后冷却。
回火工艺 感应加热后一般只进行低温回火，以降低残余应力和脆性，而又 不降低硬度。 炉中回火： 150～180℃，1～2h；自回火
●不易氧化和脱碳，变形小； ●淬火层深度易于控制，易实现机械化和自动化。 缺点：设备费用昂贵，维修困难，形状复杂的感应器不易制 造，不适用单件生产。
钢的表面热处理
2、火焰加热表面淬火
定义：用气体燃烧的火焰在工件表面上若干尺寸范围 内加热，达到淬火温度后立即冷却，从而得到预期的硬 度和淬硬层深度（2～6mm）的工艺。
钢的表面热处理
3、表面淬火后的性能
1）表面硬度 快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。与加热温 度及加热速度有关，快速加热时奥氏体成分不均匀性、奥氏体晶粒及亚结构 细化。 2）耐磨性 快速表面淬火的耐磨性优于普通淬火的。与其奥氏体晶粒细化、奥氏 体成分的不均匀，表面硬度较高及表面压应力状态等因素有关。 3）疲劳强度 表面淬火可显著提高零件的抗疲劳性能。 原因：除与表层本身的强度增高外，主要是因为在表层形成很大的残 余压应力。
500~600(mm)
f
钢的表面热处理
快速灵活的感应加热表面淬火
钢的表面热处理
工艺：
●设备频率的选择 主要f根据2硬50化0 层深度来选择。
●比功率的选 2择（工件单位表面所吸收的电功率） 频率一定时，要求硬化层深，比功率要小； 相同硬化层深度时，频率较高，比功率要小，频率
较低，比功率要大。
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表面淬火的应用：
表面淬火主要应用于中碳调质钢或球铁件； 高碳钢表面淬火后由于心部塑、韧性低，应用较少； 低碳钢表面淬火后强化效果不明显，很少应用。
钢的表面热处理
二、表面淬火工艺原理
1、钢在非平衡加热时的相变特点 表面淬火时的能量密度很高，钢处于非平衡加热，钢在非
平衡加热时有如下特点： 1）在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加而提高；
淬火以后金相组织自表面向心部应分为三区，马氏体区 (M) (包括残余奥氏体)＋马氏体加珠光体 (M十P)＋珠光体 (P)区。
原始组织为正火状态的45钢： 较复杂，如果采用的是淬火烈度很大的淬火介质，淬火后其 金相组织自表面向中心可分为四区，马氏体区(M)＋马氏体加铁 素体(M+F）＋马氏体加铁素体加珠光体区＋珠光体加铁素体。
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3、其它表面淬火方法
●电解液加热表面淬火 工艺简单，生产率高，变形小。
●电接触加热表面淬火 可移动的电极与工件表面接触，并通以低电压大电
工艺钢的表面淬火
分类：
表面淬火的加热能量密度极高，因此，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、火焰加热表面淬火 3、电接触加热表面淬火－利用电阻发热进行加热（低电压 大电流 4、电解液加热表面淬火 5、激光加热表面淬火 6、电子束（等离子）加热表面淬火
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感应加热表面淬火的特点：
●由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间内达到相变 临界点以上，而心部仍处于相变点以下。淬火后，由表及里为马氏 体、马氏体＋铁素体＋屈氏体、铁素体＋珠光体＋索氏体组织；
●工件表面为细小的隐晶马氏体组织，硬度较普通淬火高 （HRC2～3），脆性低，疲劳强度高，耐磨性高；
钢的表面热处理
原始组织为调质状态45钢 由于回火索氏体为粒状渗碳体均匀分
布在铁素体基体上的均匀组织，淬火组织 也较均匀。
Ac1-Ac3温度区的淬火组织中，未溶铁素 体分布比较均匀；
Ac1-至相当于调质回火温度区（C 区），由于其温度高于原调质回火温度而 又低于临界点，因此将发生进一步回火现 象。表面淬火将导致这一区域硬度下降。
2）奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大； 3）提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒； 4）快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响。
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2、表面淬火的金相组织 钢件经表面淬火后的金相组织与钢种、淬火前的原始组织及
淬火这奥里氏加所体热以是时出在沿现一马个截氏温面体度温加区度珠间的光、体井分区非布，在有因一关快个。速恒加定热温时度 形原成的始，组其织界为限退相当火于状沿态截的面温共度析曲钢线：的奥氏体
（温度最低，2650℃） 乙炔和氧气（1：1至1：1.5）
（温度最高，3100℃）
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一般分为三个部分。（1）内层。带蓝色，因供氧不足，燃烧不 完全，温度最低，有还原作用。称内焰或还原焰。（2）中层。 明亮。温度比内层高。（3）外层。无色。因供氧充足，燃烧完 全，温度最高，有氧化作用。称外焰或氧化焰。
或分为焰心、内焰和外焰，火焰温度由内向外依次增高。（1） 焰心。中心的黑暗部分，由能燃烧而还未燃烧的气体所组成。 （2）内焰。包围焰心的最明亮部分，是气体未完全燃烧的部分。 含着碳粒子，被烧热发出强光，并有还原作用，也称还原焰。 （3）外焰。最外面几乎无光的部分，是气体完全燃烧的部分。 含着过量而强热的空气，有氧化作用，也称氧化焰。
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三、表面淬火方法
1、感应加热表面淬火 定义：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，
然后快速冷却，获得马氏体组织的工艺。 原理：利用电磁感应原理，使工件表面产生感应电流（集肤效应）。
钢本身具有电阻，产生热效应，加热工件表面，而后冷却，实现表面淬火。 分类：高频加热淬火（100～500kHz） 中频加热淬火（500～10000Hz） 工频加热淬火（50Hz）
优点：设备简单、使用方便、成本低； 不受工件体积大小的限制，可灵活使用； 淬火后表面清洁，无氧化、脱碳形象，变形小。
缺点：表面容易过热； 较难得到小于2mm的淬硬层深度。
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火焰结构及其特性：
火焰分三区：焰心、还原区及全 燃区。其中还原区温度最高。
火焰淬火可用下列混合气体作 为燃料。 煤气和氧气（1：0.6） 天然气和氧气（1：1.2至1：2.3） 丙烷和氧气（1：4至1：5）
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●冷却方式和冷却介质的选择 喷射冷却法 浸液冷却法 埋油淬火法
对细、薄工件或合金钢齿轮，为减小变形、开裂，可将感应器与工 件同时放入油槽中加热，断电后冷却。
回火工艺 感应加热后一般只进行低温回火，以降低残余应力和脆性，而又 不降低硬度。 炉中回火： 150～180℃，1～2h；自回火
●不易氧化和脱碳，变形小； ●淬火层深度易于控制，易实现机械化和自动化。 缺点：设备费用昂贵，维修困难，形状复杂的感应器不易制 造，不适用单件生产。
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2、火焰加热表面淬火
定义：用气体燃烧的火焰在工件表面上若干尺寸范围 内加热，达到淬火温度后立即冷却，从而得到预期的硬 度和淬硬层深度（2～6mm）的工艺。
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3、表面淬火后的性能
1）表面硬度 快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。与加热温 度及加热速度有关，快速加热时奥氏体成分不均匀性、奥氏体晶粒及亚结构 细化。 2）耐磨性 快速表面淬火的耐磨性优于普通淬火的。与其奥氏体晶粒细化、奥氏 体成分的不均匀，表面硬度较高及表面压应力状态等因素有关。 3）疲劳强度 表面淬火可显著提高零件的抗疲劳性能。 原因：除与表层本身的强度增高外，主要是因为在表层形成很大的残 余压应力。
500~600(mm)
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快速灵活的感应加热表面淬火
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工艺：
●设备频率的选择 主要f根据2硬50化0 层深度来选择。
●比功率的选 2择（工件单位表面所吸收的电功率） 频率一定时，要求硬化层深，比功率要小； 相同硬化层深度时，频率较高，比功率要小，频率
较低，比功率要大。
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表面淬火的应用：
表面淬火主要应用于中碳调质钢或球铁件； 高碳钢表面淬火后由于心部塑、韧性低，应用较少； 低碳钢表面淬火后强化效果不明显，很少应用。
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二、表面淬火工艺原理
1、钢在非平衡加热时的相变特点 表面淬火时的能量密度很高，钢处于非平衡加热，钢在非
平衡加热时有如下特点： 1）在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加而提高；