{技术管理套表}材料表面改性技术某某某

( ℃ ) 间 需要热处理 (h)
渗碳 900～ 3～9
950
需要
渗氮 500～ 20～ 不需要
600 50
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器, 出土于湖北江陵楚墓。 长55.7厘米， 剑锷锋芒 犀利，锋能割断头发。
3.钢的碳氮共渗---氰化处理
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。 固体碳氮共渗 高温
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11、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.1823:41:2423:41Aug-2018-Aug-20
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。23:41:2423:41:2423:41Tuesday, August 18, 2020
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13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.1820.8.1823:41:2423:41:24August 18, 2020
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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，改变 表层的化学成分和组织的热处理工 艺。
二、 化学热处理的基本过程:
1.分解: 化学介质在高温下释放出待渗
的活性原子。
2CO
CO2 +〔C〕
2.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。
3.扩散: 活性原子由零件表面向内部扩 散, 形成一定的扩散层。
2)特点：
（1）加热速度快、温度高、时间短、冷速快；
（2）硬度高（比普通淬火高5-20%）、硬化 层浅(0.3-2.0mm);
(3) 局部处理，热影响区小，淬火变形、残余 应力小；
（4）操作灵活、方便，可对形状复杂零件进行 处理，如沟槽、内孔等；
第二节 化学热处理
一、定义: 将零件置于一定的化学介质中 ,
2)工艺要求: * 表面淬火前,必须对零件进行正火 或调质处理,以保证零件有良好的 基体。 * 表面淬火后,必须对零件进行低温 回火处理,以降低淬火应力和脆性。
3)生产特点: 淬火件的质量好; 工件变 形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易 控制;生产率高。设备投资大,不适 于复杂形状零件和小批量生产。
热处理后变形
较小
较大
最小
较小
应用举例
机床齿轮，曲 汽车齿轮，爪 油泵齿轮，制 精密机床主
轴
型离合器
动器凸轮
轴，丝杠
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.1820.8.18Tuesday, August 18, 2020
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。23:41:2423:41:2423:418/18/2020 11:41:24 PM
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午11时41分24秒下午11时41分23:41:2420.8.18
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上述三种淬火方法中，最常用的方法是将工件渗 碳缓冷后，重新加热到Ac1+30~50℃淬火+低温回 火。此时的组织，表层为高碳回火马氏体+颗粒状 碳化物+少量残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体 +铁素体（淬透时）。
钢种
8) 热处理后的组织
表层组织 心部组织
低碳钢 M回+Fe3C+A残 F+P
低碳 M回+Cm+A残 低碳M回+F 合金钢
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。
3. 激光表面淬火
1）原理：高能量激光束（104-105W/cm2)快速 加热材料表面（105-106℃/S),依靠自身传热 迅速冷却（约104 ℃/S)淬火。
② 一次淬火法：是指将工件渗碳缓冷后重新加热 淬火的方法。 ➢对于心部性能要求较高的零件，淬火温度应略 高于心部的Ac3以使其晶粒细化，并获得低碳马氏 体组织。 ➢对于表层性能要求较高的零件，淬火温度应选 用Ac1+30-50℃，以使表层晶粒细化。
③ 二次淬火法：对于力学性能要求很高或本质粗 晶粒钢工件，应采用二次淬火法。第一次淬火的 目的是为了改善心部组织并消除表层网状渗碳体， 淬火温度为心部Ac3+30~50℃。第二次淬火是为了 细化表层组织，淬火温度为Ac1+30-50℃。这种方 法的缺点是工艺复杂，成本高，效率低，工件变 形和脱碳倾向大。
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淬火+低温回
HRC火53～60 合金结构钢
20 CrMnTi 钢碳氮共渗层组织
1
2
3
1.针状M + 残余A ; 2.混合M + 残余A ; 3.板条M + 针状M
表面热处理工 艺的比较
表面淬火
渗碳
氮化
碳氮共渗
处理工艺
表面加热淬火 渗碳+淬火+
+低温回火
低温回火
氮化
碳氮共渗+淬 火+低温回火
4)方法: 固体、气体、液体渗碳。
泥封 渗碳箱
固体渗碳法示意图
盖
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（缓冷）:
表面
中心
零件
1%C P+Fe3CⅡ P P+F
0.2%C F + P少
7) 渗碳后的热处理工艺
温度
渗
930℃
生产周期 表层深度
/mm
硬度/HRC
耐磨性 疲劳强度 耐蚀性
很短，几秒到 几分钟
长，约3~9h
很长，约 20~50h
短，约1~2h
0.5~7
0.5~2
0.3~0.5
0.2~0.5
58~63
较好 良好 一般
58~63
良好 较好 一般
65~70 (1000HV~1100
HV) 最好
最好
最好
58~63
良好 良好 较好
6)热处理特点: 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。
7)渗氮处理后的组织 表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回。
8)常用的钢种 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA ( 氮化王牌钢 ) 等。
渗碳与渗氮的工艺特点
名称 处理温度 处理时 处理后是否
1)定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。
2)目的: 获得具有表硬里韧 性能的零件。 渗层要求（1）足够高%C，0.85-1.05；（2）
合适的渗层深度，0.5-2.0mm；（3）渗层%C 分布要平缓
3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。
%C：0.1-0.25（保证心部足够的韧性）； 合金元素：Cr，Mn（固溶强化，提高淬透 性）；Mo,W,V,Ti,B（细化晶粒，防止回火脆 性)
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3)方法: 气体碳氮共渗 中温 液体碳氮共渗 低温
4)工艺:
名称 低温气体碳 氮共渗
温度(℃) 500～600 时间(h) 1～6
作用 以渗氮为主 渗层 0.1～0.4mm 热处理 不需要 性能 HRC54～63 材料 合金工具钢
中温气体碳 氮共渗
800～860 1～8
以渗碳为主
0.5～0.8mm
碳
850℃
预冷
淬火
加热
方案1
方案2
时间
7) 渗碳后的热处理工艺
工件渗碳后 必须进行淬 火加低温回 火处理才能 使用。回火 温度一般为 160~180℃。 而淬火方法 有三种，如 图5-50所示。
① 直接淬火法：是将工件自渗碳温度预冷到略高 于心部A’1温度后直接淬火。这种方法工艺简单， 效率高，成本低，工件脱碳和变形倾向小。但由 于渗碳温度高，奥氏体晶粒粗大，淬火后残余奥 氏体量较多，使工件性能下降。直接淬火法只适 用于本质细晶粒钢或性能要求较低的零件。
9)常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、 20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。
2.钢的渗氮
1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。
2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。
3)用钢: 中碳合金钢。
4)方法:气体渗氮，离子渗氮等。
5)工艺:加热温度500～600℃; 保温时间0.3～0.5mm/20～50h。
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14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月18日星期二下午11时41分24秒23:41:2420.8.18
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。。2020年8月下午11时41分20.8.1823:41August 18, 2020
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月18日星期二11时41分24秒23:41:2418 August 2020
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三、 化学热处理进行的条件:
1. 渗入元素的原子必须是活性原子, 而 且具有较大的扩散能力。
2. 零件本身具有吸收渗入原子的能力, 即对渗入原子有一定的溶解度或能 与之化合, 形成化合物。
四、 化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮 共渗; 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。
1.钢的渗碳
{技术管理套表}材料表面改性技术某某某
第一节：表面淬火
一、 定义:是一种不改变表层化学 成分,但改变表层组织的局部热处 理工艺。
二、 工艺特征:通过快速加热使钢 的表层奥氏体化,然后急冷,使表层 形成马氏体组织,而心部仍保 持不 变。
三、表面淬火用钢: 选用中碳或中碳低合金钢。40、
45、40Cr、40MnB等。
四、表面淬火加工的方法: 感应加热( 高、中、工频 )淬火、
火焰加热淬火、电接触加热淬火、激光淬 火等。
1.感应加热表面淬火
1)感应加热的基本原理: * 感应电流 --- 涡流 * 集肤效应
*淬火层深度(δ)与电流频率( f )的关系:
δ = 500 / √ f （mm）
集肤效应示意图
感应加热表面淬火示意图