工艺钢的表面淬火教学教材
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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； 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
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）
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
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。
●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。
钢的表面热处理
表Baidu Nhomakorabea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；
（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。
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。
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。
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。
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
●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
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
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
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
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）
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
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。
●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。
钢的表面热处理
表Baidu Nhomakorabea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；
（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。
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。
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。
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。
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
●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
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
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；