工艺第4章钢的表面淬火ppt课件
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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。
钢的淬火全套PPT
而碳素工具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
• 淬透性好的钢其淬硬性不一定高。
• 如低碳合金钢淬透性很好，但其淬硬性却不高；而碳素工 具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
2、影响淬透性的因素
• 1）含碳量
亚共析钢，含碳量增加，奥氏体的稳定性增大，Ｃ曲线右移，淬) 的稳定性降低，Ｃ曲线左移，淬透性第四
• 淬硬性：钢在淬火后能够达到的最高硬度，它取决于M 使Ｃ曲线右移，提高了钢的淬透性
过共析钢，随着含碳量增加，奥氏体的稳定性降低，Ｃ曲线左移，淬透性降低(未溶渗碳体促进奥氏体分解) 淬透层深度：从工件表面到半M体层的深度
体的含碳量。 通常用淬透层深度来表示（在相同的加热条件下）
钢的淬透性：钢在淬火时能够获得马氏体的能力。
未溶第二相越多，作为结晶核心，使A体不稳定，C曲线左移，淬透性下降
• 四、钢的淬透性
• 3.淬透性的测定
第 四 节 钢 的 淬 火
第 四 节 钢 的 淬 火
第 四 节 钢 的 淬 火
淬 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是钢材本身固有的属性，取决于M体的临界冷却速度
而碳素工具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
• 淬透层深度：从工件表面到半M体层的深度 火 随加热温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充分，奥氏体成分均匀，晶粒粗大（总形核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，
• 2）合金元素
节
除• C能3o）外会加，发绝热生大温改多变度数，和合使保金淬温元透时素性间溶提入高奥氏体后，都使Ｃ曲线右移，形状也可钢的淬
随加热温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充分，奥氏体成分均匀，火
晶粒粗大（总形核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，使Ｃ曲线 右移，提高了钢的淬透性
第四节 钢的淬火与回火
21.对某些钢件，当其尺寸较小时，即使在空气 中冷却也能够得到马氏体组织，因而也属于淬 火。（ ）
30.因为碳素钢也能获得100%马氏体，所以合金 元素对钢获得马氏体组织无任何关系。（ ）
31.因为马氏体含碳量越高其硬度越高，而马氏 体含碳量与奥氏体的含碳量相同，所以，奥氏 体的含碳量越高，淬火后所组织的硬度也越高。 （）
细小、弥散的、高硬度的合金碳化 物，如Mo2C，使硬度反而提高。
（2）二次淬火 回火时A'中析出合金碳化物→ A'中 C% ↓ → Ms、Mf ↑, 随后冷却时A' →M
（四）回火种类
1. 低温回火（150～250 ℃）
——由M中析出极细小片状ε碳化物
（分级淬火或等温淬 火的冷却介质 ）
聚乙烯醇水溶液
钢的理想冷却曲线示意图
常用淬火介质及其冷却能力： 盐水 ＞ 水 ＞ 聚乙烯醇 ＞ 油＞空气
（２） 淬火方法
A1
a. 预冷淬火
加热、保温后先在空气 或热水中预冷一段时间 后，再放入淬火冷却介 质中。
b. 单液淬火
MS
一种淬火介质。
a
如：水冷、油冷
b
c
32.淬火后进行冷处理能提高硬度和尺寸稳定性。 （）
二、钢的回火
（一）回火： 淬火钢加热到A1以下，保温一定 时 间，然后冷却的热处理工艺。
（二）目的： 1. 降低脆性，减少或消除内应力、防止工件变形和
开裂。 2. 减少残余奥氏体，稳定组织、稳定尺寸。 3. 获得所要求的组织和性能。
如：M回、S回、T回等。
➢ 淬火+高温回火→调质处理，简称调质。
回火M
淬火M
T
回火T
T
回火S
金属热处理工艺学-表面淬火
钢表面淬火后的残余应力
图12. 不同钢材硬化层深度与残余压应力的关系 1----45号钢；2----18Cr2Ni4W； 3----40CrMnMo；4----40CrNiMo
钢表面淬火强化层应与工件负载匹配
x
o
图13. 表面强化与承载应力匹配示意图 1.截面为圆形的工件负载时的应力分布情况 2.表面淬火较浅时，沿表面向内部的应力承载能力曲线 3.表面淬火较深时，沿表面向内部的应力承载能力曲线
特点3.提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。
形核处增加：铁素体与碳化物相界、铁素体亚晶界； 形核时间短、晶粒来不及长大。
特点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。
奥氏体成分不均及晶粒细化，减小了过冷奥氏体稳定性，C曲线左移； 成分不均使马氏体转变点和形态都不相同，出现低碳、高碳马氏体。
知识回顾
图 Fe-C相图及其平衡组织
钢表面淬火的金相组织
钢经过表面淬火后的金相组织与钢的成分、淬火前的原始组织以及淬火 加热时截面的温度梯度分布有关。
图3. 共析钢表面淬火沿截面温度分布(a) 及淬火后金相组织(b)
原始材料：退火态共析钢
钢表面淬火的金相组织
图4. 45钢表面淬火沿截面温度分布(a) 及淬火后金相组织(b)
图 感应加热原理示意图
感应加热基本原理
感应电势的瞬时值：
d e d
e
-感应电势的瞬时值，V；
-感应线圈电流回路包围面积内的总磁通,Wb，随交变电流强度 和零件磁导率增加而增加，并于零件与感应器之间的间隙有关；
感应电流（涡流）值： Z
I
e e Z R X
2
2
X
-自感电抗，Ω； -零件材料的电阻，Ω；
《钢的淬火与回火》课件
深入研究淬火与回火的物理和化学机制，优化工艺参数，提高工件的性能和稳定性。
03
02
01
03
新型环保介质开发
研发新型环保的淬火介质和回火材料，降低对环境的污染和破坏。
01
减少能源消耗
研究节能型的淬火与回火工艺，降低能源消耗和碳排放，实现绿色生产。
02
废弃物资源化利用
对淬火与回火过程中产生的废弃物进行资源化利用，减少对环境的负担。
目的
淬火的方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
方法
淬火过程包括加热、保温和冷却三个阶段。加热阶段是将钢加热到奥氏体化温度；保温阶段是为了保证奥氏体化充分进行；冷却阶段是将钢迅速冷却至室温，使奥氏体转变为马氏体。
过程
淬火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体和少量未转变的铁素体。马氏体的形态和分布对钢的性能有重要影响。
淬火后的钢具有较高的硬度和强度，但同时也存在较大的脆性。为了获得良好的综合性能，通常需要对淬火后的钢进行回火处理。
性能
组织
CHAPTER
钢的回火
02
定义
回火是钢淬火后加热到低于临界点某一温度，并保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理工艺。
目的
消除淬火产生的内应力，提高钢的塑性和韧性，获得良好的力学性能和稳定组织。
组织：回火后钢的组织转变为多相混合组织，包括铁素体、奥氏体和碳化物。
CHAPTER
淬火与回火的关系
03
淬火的目的是通过快速冷却使钢的内部组织转变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
回火的目的是通过加热使钢的内部组织进行转变，消除淬火过程中产生的内应力，提高钢的韧性和塑性。
淬火与回火是钢铁热处理工艺中的两个重要环节，二者相互关联，相互影响。淬火是回火的基础，回火的质量直接影响淬火的效果。
03
02
01
03
新型环保介质开发
研发新型环保的淬火介质和回火材料，降低对环境的污染和破坏。
01
减少能源消耗
研究节能型的淬火与回火工艺，降低能源消耗和碳排放，实现绿色生产。
02
废弃物资源化利用
对淬火与回火过程中产生的废弃物进行资源化利用，减少对环境的负担。
目的
淬火的方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
方法
淬火过程包括加热、保温和冷却三个阶段。加热阶段是将钢加热到奥氏体化温度；保温阶段是为了保证奥氏体化充分进行；冷却阶段是将钢迅速冷却至室温，使奥氏体转变为马氏体。
过程
淬火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体和少量未转变的铁素体。马氏体的形态和分布对钢的性能有重要影响。
淬火后的钢具有较高的硬度和强度，但同时也存在较大的脆性。为了获得良好的综合性能，通常需要对淬火后的钢进行回火处理。
性能
组织
CHAPTER
钢的回火
02
定义
回火是钢淬火后加热到低于临界点某一温度，并保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理工艺。
目的
消除淬火产生的内应力，提高钢的塑性和韧性，获得良好的力学性能和稳定组织。
组织：回火后钢的组织转变为多相混合组织，包括铁素体、奥氏体和碳化物。
CHAPTER
淬火与回火的关系
03
淬火的目的是通过快速冷却使钢的内部组织转变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
回火的目的是通过加热使钢的内部组织进行转变，消除淬火过程中产生的内应力，提高钢的韧性和塑性。
淬火与回火是钢铁热处理工艺中的两个重要环节，二者相互关联，相互影响。淬火是回火的基础，回火的质量直接影响淬火的效果。
钢的表面热处理ppt课件
• 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。
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19
（2）物理气相沉积（PVD）
• 通过蒸发或辉光放电、弧光放电、溅射等物理方法提供原 子、离子，使之在工件表面沉积形成薄膜的工艺。
• 方法：蒸镀、溅射沉积、磁控溅射、离子束沉积等。
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20
• 渗氮前零件须经调质处理，获得回火索氏体组织，以提高 心部的性能。渗氮后不需再热处理。
• 渗氮用于耐磨性和精度要求高的精密零件或承受交变载荷 以及要求耐热、耐蚀、耐磨的零件的重要零件。
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15
（3）碳氮共渗技术
• 两种方法：一种是以渗碳为主碳氮共渗，另一种是以渗氮为 主的软氮化。
1）以渗碳为主的碳氮共渗 • 目的：提高工件表面的硬度和耐磨性。 • 碳氮共渗后要进行淬火、低温回火。共渗层表面组织为回火
马氏体、粒状碳氮化合物。渗层深度0.3～0.8 mm。
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16
碳氮共渗用钢：低碳或中碳钢、低合金钢及合金钢。
• 特点：具有温度低、时间短、变形小、硬度高、耐磨性好 、生产率高等优点。用于机床和汽车上的各种齿轮、蜗轮 、蜗杆和轴类等零件。
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17
（4）渗铝、渗铬、渗硼化学热处理
热处理工艺的应用
热处理技术条件是指对零件采用的热处理方法以及所应达到的
性能要求的技术性的文件。具体应根据零件性能要求，在零件 图样上标出，内容包括最终热处理方法（如调质、淬火、回火、 渗碳等）以及应达到的力学性能判据等，作为热处理生产及检 验时的依据。力学性能通常只标出硬度值，且有一定误差范围， 如弹簧淬火回火硬度45～50HRC。
• 不仅改变了钢表面的组织，而且表面层的化学成分也发生 了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。
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（2）物理气相沉积（PVD）
• 通过蒸发或辉光放电、弧光放电、溅射等物理方法提供原 子、离子，使之在工件表面沉积形成薄膜的工艺。
• 方法：蒸镀、溅射沉积、磁控溅射、离子束沉积等。
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20
• 渗氮前零件须经调质处理，获得回火索氏体组织，以提高 心部的性能。渗氮后不需再热处理。
• 渗氮用于耐磨性和精度要求高的精密零件或承受交变载荷 以及要求耐热、耐蚀、耐磨的零件的重要零件。
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（3）碳氮共渗技术
• 两种方法：一种是以渗碳为主碳氮共渗，另一种是以渗氮为 主的软氮化。
1）以渗碳为主的碳氮共渗 • 目的：提高工件表面的硬度和耐磨性。 • 碳氮共渗后要进行淬火、低温回火。共渗层表面组织为回火
马氏体、粒状碳氮化合物。渗层深度0.3～0.8 mm。
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碳氮共渗用钢：低碳或中碳钢、低合金钢及合金钢。
• 特点：具有温度低、时间短、变形小、硬度高、耐磨性好 、生产率高等优点。用于机床和汽车上的各种齿轮、蜗轮 、蜗杆和轴类等零件。
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（4）渗铝、渗铬、渗硼化学热处理
热处理工艺的应用
热处理技术条件是指对零件采用的热处理方法以及所应达到的
性能要求的技术性的文件。具体应根据零件性能要求，在零件 图样上标出，内容包括最终热处理方法（如调质、淬火、回火、 渗碳等）以及应达到的力学性能判据等，作为热处理生产及检 验时的依据。力学性能通常只标出硬度值，且有一定误差范围， 如弹簧淬火回火硬度45～50HRC。
• 不仅改变了钢表面的组织，而且表面层的化学成分也发生 了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。
《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
表面处理第四、五讲表面淬火及表面形变强化
（1） 激光淬火组织 相变硬化区：极细的马氏体； 过渡区：为复杂的多相组织； 基体：原始的基体组织。
图4－7 45钢表面激光淬火 区横截面金相组织
（2） 激光淬硬层的硬度（1）
图4－8 45钢激光淬火区显微 硬度与淬硬层深度的关系
激光淬硬层的硬度（2）
因极快速的加热和冷却，致使激光淬硬层的硬度比常规淬 火高15％～20％。淬硬层的硬度与和钢的淬硬性有关。
超高频冲击淬火 27.12 MHz
(10-30) kW/cm2 (1 ~ 500) ms
(0.05 ~ 0.5) mm 自身冷却
极细针状马氏体 极小
感应加热淬火新技术（2）
2 双频感应加热淬火
对于凹凸不平的工件可采用两种频率交替加热， 较高频率加热时，凸出部位温度较高；较低频率 加热时，低凹部位温度较高。这样可达到均匀硬 化的目的。
2 表面淬火层的性能（1）
（1） 表面硬度：经高频加热淬火的工件其表面硬度比普通 淬火高2～5个HRC。这是由于表面淬火晶粒细化和高的残余 压应力。
表面淬火层的性能（2）
（2） 耐磨性：高频淬火件的耐磨性比普通淬火要高。这是 由于淬硬层中马氏体晶粒极为细小，碳化物高度弥散，淬硬 层硬度和强度都比较高。
1.0 1.75 4.0
* 2.0
空气与燃料 气体体积比
—
9.0 25.0
* —
3 火焰加热淬火方法（1）
为了使工件表面加热均匀,可采取如下方法：
（1） 旋转法：火焰喷嘴 或工件旋转。
适合中小型工件。
火焰加热淬火方法（2） （2） 推进法：工件和火焰喷嘴做相对移动。
适合导轨、大齿轮等工件；
火焰加热淬火方法（3）
4 激光淬火的工艺参数
工艺第4章 钢的表面淬火1
第二节 表面淬火工艺原理
一,钢非平衡加热时的相变特点 1,一定的加热速度范围内,临界点随加热速度的 一定的加热速度范围内, 增加而提高; 极限1130℃) 增加而提高;(Ac3和Accm极限1130℃) 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; 提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒; 4,加快加热对过冷奥氏体转变及马氏体回火有明 显影响. 显影响.
二,表面淬火的组织与性能
1,表面淬火的金相组织 其金相组织与钢种, 其金相组织与钢种,淬火前的原始组织及淬火加热 实验截面温度分布有关. 实验截面温度分布有关. 淬火前为退火状态的共析钢 表面淬火后的组织: 表面淬火后的组织: 表层:马氏体M 表层:马氏体M; 向内:珠光体P 马氏体M 向内:珠光体P+马氏体M; 心部:原始组织珠光体. 心部:
根据交流电源的频 率不同,可以分为 三类: 高频感应加热表面 淬火; 中频感应加热表面 淬火; 工频感应火焰加热表面淬火
应用 用于中碳调质钢或球铁制零件; 用于中碳调质钢或球铁制零件; 低碳钢因效果不显著,很少应用; 低碳钢因效果不显著,很少应用; 高碳钢因为脆性大, 高碳钢因为脆性大,只在工具或高冷硬 轧辊上. 轧辊上.
淬火前为正火状态的45钢 淬火前为正火状态的45钢 45 表面淬火后的组织: 表面淬火后的组织: 表层:马氏体M 表层:马氏体M; 向内:铁素体F 向内:铁素体F+马氏 体M ; 再向内:铁素体F 再向内:铁素体F+珠 光体P 马氏体M 光体P+马氏体M; 心部:原始组织铁素体 心部:原始组织铁素体 F+珠光体 . +珠光体P
�
思考: 45钢表面淬火前为调质状 思考:若45钢表面淬火前为调质状 态,其表面淬火后的组织如何? 其表面淬火后的组织如何?
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简单的说，表面淬火是将钢快速加热至临界温度 以上，然后快速冷却的过程。
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。
2
分类（根据加热的热源不同）： 感应加热表面淬火; 火焰加热表面淬火; 电接触加热淬火; 电解液加热表面淬火; 激光加热表面淬火; 电子束加热表面淬火。
第四章 钢的表面淬火
实际工业生产中，零件的表面和心部承受不 同的应力，要求具有不同的性能。
表面要求高强度高 硬度，耐磨性，疲劳 极限，而心部要保持 足够的塑性，韧性， 以承受一定的冲击力。
1
第一节 钢的表面淬火的目的分类及应用
概念：表面淬火是指被处理的工件在表面有限深 度范围内,加热到相变点以上,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。
3
根据交流电源的频 率不同，可以分为 三类：
高频感应加热表面 淬火；
中频感应加热表面 淬火；
工频感应加热表面 淬火。
感应加热表面淬火示意图4Biblioteka 火焰加热表面淬火5
6
7
应用 用于中碳调质钢或球铁制零件； 低碳钢因效果不显著，很少应用； 高碳钢因为脆性大，只在工具或高冷硬 轧辊上。
8
第二节 表面淬火工艺原理
一、钢非平衡加热时的相变特点 1、一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的
增加而提高；(Ac3和Accm极限1130℃) 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、加快加热对过冷奥氏体转变及马氏体回火有明
显影响。
9
二、表面淬火的组织与性能
1、表面淬火的金相组织 其金相组织与钢种，淬火前的原始组织及淬火加热 实验截面温度分布有关。
12
2、表面淬火后性能 表面硬度：快速加热，激冷淬火后表面硬度比普通淬火高。 原因： 奥氏体晶粒细化、成分不均匀。
13
耐磨性：工件的耐 磨性比普通淬火的 高。
原因： 奥氏体晶粒细化、
成分不均匀； 表面硬度高； 表面处于压应力状
态。
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疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺，可以显著地提高零件 的抗疲劳性能，降低缺口敏感性。
淬火前为退火状态的共析钢 表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：珠光体P＋马氏体M； 心部：原始组织珠光体。
10
淬火前为正火状态的45钢 表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：铁素体F＋马氏 体M； 再向内：铁素体F＋珠 光体P＋马氏体M； 心部：原始组织铁素体 F＋珠光体P 。
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思考：若45钢表面淬火前为调质状 态，其表面淬火后的组织如何？
10～20％D（工件直径）。
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原因： 表面强度提高； 表面形成很大的残余压应力。 例如： 40Cr，调质加表面淬火时疲劳极限σ-1＝324N/mm2,而调质态为
235N/mm2， 疲劳强度的提高与淬硬层深度有一定关系。 层浅，强化效果不显著； 淬硬层深度增加，σ-1 随层深的增加而增大； 但淬硬层过厚时，表面残余压应力下降，σ-1反而降低。 实验表明：在弯曲疲劳强度最高时的最佳淬硬层深度δ＝
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。
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分类（根据加热的热源不同）： 感应加热表面淬火; 火焰加热表面淬火; 电接触加热淬火; 电解液加热表面淬火; 激光加热表面淬火; 电子束加热表面淬火。
第四章 钢的表面淬火
实际工业生产中，零件的表面和心部承受不 同的应力，要求具有不同的性能。
表面要求高强度高 硬度，耐磨性，疲劳 极限，而心部要保持 足够的塑性，韧性， 以承受一定的冲击力。
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第一节 钢的表面淬火的目的分类及应用
概念：表面淬火是指被处理的工件在表面有限深 度范围内,加热到相变点以上,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。
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根据交流电源的频 率不同，可以分为 三类：
高频感应加热表面 淬火；
中频感应加热表面 淬火；
工频感应加热表面 淬火。
感应加热表面淬火示意图4Biblioteka 火焰加热表面淬火5
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应用 用于中碳调质钢或球铁制零件； 低碳钢因效果不显著，很少应用； 高碳钢因为脆性大，只在工具或高冷硬 轧辊上。
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第二节 表面淬火工艺原理
一、钢非平衡加热时的相变特点 1、一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的
增加而提高；(Ac3和Accm极限1130℃) 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、加快加热对过冷奥氏体转变及马氏体回火有明
显影响。
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二、表面淬火的组织与性能
1、表面淬火的金相组织 其金相组织与钢种，淬火前的原始组织及淬火加热 实验截面温度分布有关。
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2、表面淬火后性能 表面硬度：快速加热，激冷淬火后表面硬度比普通淬火高。 原因： 奥氏体晶粒细化、成分不均匀。
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耐磨性：工件的耐 磨性比普通淬火的 高。
原因： 奥氏体晶粒细化、
成分不均匀； 表面硬度高； 表面处于压应力状
态。
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疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺，可以显著地提高零件 的抗疲劳性能，降低缺口敏感性。
淬火前为退火状态的共析钢 表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：珠光体P＋马氏体M； 心部：原始组织珠光体。
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淬火前为正火状态的45钢 表面淬火后的组织： 表层：马氏体M； 向内：铁素体F＋马氏 体M； 再向内：铁素体F＋珠 光体P＋马氏体M； 心部：原始组织铁素体 F＋珠光体P 。
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思考：若45钢表面淬火前为调质状 态，其表面淬火后的组织如何？
10～20％D（工件直径）。
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原因： 表面强度提高； 表面形成很大的残余压应力。 例如： 40Cr，调质加表面淬火时疲劳极限σ-1＝324N/mm2,而调质态为
235N/mm2， 疲劳强度的提高与淬硬层深度有一定关系。 层浅，强化效果不显著； 淬硬层深度增加，σ-1 随层深的增加而增大； 但淬硬层过厚时，表面残余压应力下降，σ-1反而降低。 实验表明：在弯曲疲劳强度最高时的最佳淬硬层深度δ＝