最新四、表面淬火教学讲义ppt
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钢在800-900C范围内的电流透入深度热及在室温20℃的电 流透入深度与电流频率f(单位为Hz)之间有如下关系。
热=500 f
冷=20 f
3、感应加热温度和方式的选择:
淬火加热温度:一般高频加热淬火温度可比普通加热淬火温度 高30-200℃.加热速度较快的,采用较高的温度.淬火前的原 始组织不同,也可适当地调整淬火加热温度.调质处理的组织比 正火的均匀,可采用较低的温度。
二、表面淬火的组织与性能 1.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加热 时沿截面温度的分布有关。最简单的 是原始组织为退火状态的共析钢。淬 火以后金相组织应分为三区,自表面 向心部分别为马氏体区 (M) (包括残 余奥氏体), 马氏体加珠光体 (M十P) 及珠光体 (P)区。 2.表面淬火的性能
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。
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
4.2 表面淬火工艺原理
一、钢在非平衡加热时的相变特点 钢在表面淬火时,其基本条件是有足够的能量密度提供表面加
热,使表面有足够快的速度达到相变点以上的温度。因此,表面 淬火时,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。
在快速加热时均随着加热速度的增加而向高温移动。但当加热 速度大到某一范围时,所有亚共析钢的转变温度均相同。加热速 度愈快,奥氏体形成温度范围愈宽,但形成速度快;形成时间 短.加热速度对奥氏体开始形成温度影响不大,但随着加热速度 的提高,显著提高了形成终了温度.原始组织愈不均匀,最终形 成温度提得愈高。
四、表面淬火
4.1 钢的淬火的目的与分类
表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点 以上,然后迅速冷却,在工件表面一定深度范围内达到淬火目的 的热处理工艺。因此,从加热角度考虑,表面淬火仅是在工件表 面有限深度范围内加热到相变点以上。 一、表面淬火的目的
在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织,而其心部仍保持 着表面淬火前的组织状态(调质或正火状态),以获得表面层硬而 耐磨,心部又有足够塑性、韧性的工件。 二、表面淬火的条件
高硬度、高耐磨性、高疲劳性能
4.3 感应加热表面淬火
一:感应加热表面淬火 定义:感应加热表面淬火是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,继之快速冷却,以获 得马氏体组织的工艺。
分类:高频淬火,中频淬火,工频三类。
1、感应加热基本原理:
如图3-15所示,当感应圈中通过一定频率的
工件
3.提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒.
快速加热时,过热度很大,奥氏体晶核不仅在铁素体一碳化物 相界面上形成,而且也可能在铁素体的亚晶界上形成,因此使奥 氏体的成核串增大。又由于加热时间极短,奥氏体晶粒来不及长 大.当用超快速加热时,可获得超细化晶粒。
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.
交流电时,其内外将产生频率相同的交变磁场。 冷却水
若将工件放人感应圈内,在交变磁场作用下,
工件内就会产生与感应圈中的电流频率相同而
感应线圈Hale Waihona Puke Baidu
方向相反的感应电流。由于感应电流沿工件表
淬火喷水套
面形成封闭回路,故称为涡流。
电
涡流在被加热工件中的分布由表面至心部呈
流 密 度
加热淬火层
指数规律衰减,因此,涡流主要分布于工件表
面,工件内部几乎没有电流通过。这种现象叫
电流集中层
做集肤效应。感应加热就是利用电磁感应和集 肤效应,通过表面强大电流的热效应把工件表
图3-15 感应加热表面淬火示意图
面迅速加热到淬火温度的。
2、电流透入深度(单位为mm):
在工程上定义为涡流强度由表向内降低至I0/e(I0为表面处的 涡流强度,e=2.718)处的深度。
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。
感应加热方式:一种称同时加热法,即对工件需淬火表面同时 加热,一般在设备功率足够、生产批量比较大的情况下采用; 另一种称连续加热法,即对工件需淬火部位中的一部分同时加热, 通过感应器与工件之间的相对位移速度来实现。
4、冷却方式和冷却介质的选择
最常用的冷却方式是喷射冷却法和漫液冷却法。
喷射冷却法即当感应加热终了时把工件置于喷射器之中,向工件喷 射淬火介质进行淬火冷却。其冷却速度可以通过调节液体压力、温 度及喷射时间来控制。
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。
热=500 f
冷=20 f
3、感应加热温度和方式的选择:
淬火加热温度:一般高频加热淬火温度可比普通加热淬火温度 高30-200℃.加热速度较快的,采用较高的温度.淬火前的原 始组织不同,也可适当地调整淬火加热温度.调质处理的组织比 正火的均匀,可采用较低的温度。
二、表面淬火的组织与性能 1.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加热 时沿截面温度的分布有关。最简单的 是原始组织为退火状态的共析钢。淬 火以后金相组织应分为三区,自表面 向心部分别为马氏体区 (M) (包括残 余奥氏体), 马氏体加珠光体 (M十P) 及珠光体 (P)区。 2.表面淬火的性能
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。
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
4.2 表面淬火工艺原理
一、钢在非平衡加热时的相变特点 钢在表面淬火时,其基本条件是有足够的能量密度提供表面加
热,使表面有足够快的速度达到相变点以上的温度。因此,表面 淬火时,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。
在快速加热时均随着加热速度的增加而向高温移动。但当加热 速度大到某一范围时,所有亚共析钢的转变温度均相同。加热速 度愈快,奥氏体形成温度范围愈宽,但形成速度快;形成时间 短.加热速度对奥氏体开始形成温度影响不大,但随着加热速度 的提高,显著提高了形成终了温度.原始组织愈不均匀,最终形 成温度提得愈高。
四、表面淬火
4.1 钢的淬火的目的与分类
表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点 以上,然后迅速冷却,在工件表面一定深度范围内达到淬火目的 的热处理工艺。因此,从加热角度考虑,表面淬火仅是在工件表 面有限深度范围内加热到相变点以上。 一、表面淬火的目的
在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织,而其心部仍保持 着表面淬火前的组织状态(调质或正火状态),以获得表面层硬而 耐磨,心部又有足够塑性、韧性的工件。 二、表面淬火的条件
高硬度、高耐磨性、高疲劳性能
4.3 感应加热表面淬火
一:感应加热表面淬火 定义:感应加热表面淬火是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,继之快速冷却,以获 得马氏体组织的工艺。
分类:高频淬火,中频淬火,工频三类。
1、感应加热基本原理:
如图3-15所示,当感应圈中通过一定频率的
工件
3.提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒.
快速加热时,过热度很大,奥氏体晶核不仅在铁素体一碳化物 相界面上形成,而且也可能在铁素体的亚晶界上形成,因此使奥 氏体的成核串增大。又由于加热时间极短,奥氏体晶粒来不及长 大.当用超快速加热时,可获得超细化晶粒。
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.
交流电时,其内外将产生频率相同的交变磁场。 冷却水
若将工件放人感应圈内,在交变磁场作用下,
工件内就会产生与感应圈中的电流频率相同而
感应线圈Hale Waihona Puke Baidu
方向相反的感应电流。由于感应电流沿工件表
淬火喷水套
面形成封闭回路,故称为涡流。
电
涡流在被加热工件中的分布由表面至心部呈
流 密 度
加热淬火层
指数规律衰减,因此,涡流主要分布于工件表
面,工件内部几乎没有电流通过。这种现象叫
电流集中层
做集肤效应。感应加热就是利用电磁感应和集 肤效应,通过表面强大电流的热效应把工件表
图3-15 感应加热表面淬火示意图
面迅速加热到淬火温度的。
2、电流透入深度(单位为mm):
在工程上定义为涡流强度由表向内降低至I0/e(I0为表面处的 涡流强度,e=2.718)处的深度。
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。
感应加热方式:一种称同时加热法,即对工件需淬火表面同时 加热,一般在设备功率足够、生产批量比较大的情况下采用; 另一种称连续加热法,即对工件需淬火部位中的一部分同时加热, 通过感应器与工件之间的相对位移速度来实现。
4、冷却方式和冷却介质的选择
最常用的冷却方式是喷射冷却法和漫液冷却法。
喷射冷却法即当感应加热终了时把工件置于喷射器之中,向工件喷 射淬火介质进行淬火冷却。其冷却速度可以通过调节液体压力、温 度及喷射时间来控制。
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。