钢的表面淬火
精选表面工程学三表面淬火
表面淬火中的软带问题
特大轴承表面淬火的软带问题
利用高能束（激光束、电子束、等离子束）在被处理工件表面的能量转换加热工件，使其快速加热到Ac3或Acm相变温度以上，然后利用自身快速冷却，在材料表面获得硬化层。
第四节 高能束表面淬火技术
第七章 气相沉积技术
5.4.1 高能束表面改性
图4－3 钢的磁导率、电阻率与加热温度的关系
感应加热淬火技术的基本原理（3）
以齿轮加工为例锻打毛坯→正火处理(~220HB)→粗加工→调质处理（~250HB）→精加工（滚齿）→感应加热淬火→回火（~55HRC）→磨削
二、 感应加热表面淬火工艺流程
齿轮高频淬火
热效率高、加热时间短； 工件表面氧化、脱碳比较轻，变形小； 比普通热处理具有更优异的机械性能； 设备易于实现机械化自动生产，生产效率高； 零件棱边易过热，形状复杂的零件难以保证温度均匀； 设备投资较大。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
在工业上，激光被用作永远不会变钝的锯和钻头。最初人们使用激光来加工硬度很高的材料，如钻石，或非常柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。 低功率激光可以切割和焊接塑料；高功率激光可以切割和焊接金属。早期的工业激光器，必须要有非常庞大的体形，才能产生足够的能量，但新型固态激光器却非常小巧，给人印象深刻：如今一段细光纤或几分之一毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金属片。
硬化层的厚度可用金相法和硬度法测定。
表面淬火层的组织和硬度分布
硬度法测定硬化层的厚度
金相法测定硬化层的厚度
（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。
45钢表面淬火工艺
45钢表面淬火工艺45钢是一种常用的合金结构钢，广泛应用于机械制造、汽车制造和船舶制造等领域。
为了提高45钢的硬度和耐磨性，常常采用淬火工艺进行表面处理。
淬火是通过快速冷却的方法，使钢材的表面经历相变，从而达到增加钢材硬度和耐磨性的目的。
对于45钢来说，淬火可以使其表面硬度提高到HRC45-55之间，大大增强了其机械性能和使用寿命。
淬火工艺是一个复杂的过程，包括加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将待淬火的45钢加热到临界温度以上，以使其完全奥氏体化。
然后，保持一定时间，以保证奥氏体的稳定性。
最后，通过快速冷却，使奥氏体迅速转变为马氏体，从而增加钢材的硬度和耐磨性。
在淬火过程中，温度和冷却速度是两个关键参数。
温度过高或过低都会影响淬火效果。
一般来说，45钢的淬火温度在800-880摄氏度之间，保温时间根据钢材厚度和规格而有所不同。
冷却速度通常采用水冷或油冷的方式，以确保淬火效果的最佳化。
在淬火工艺中，还需要考虑到钢材的变形和裂纹问题。
由于淬火过程中快速冷却导致钢材表面和内部的温度差异，容易引起变形和裂纹。
为了解决这个问题，可以采取预热、缓冷和回火等措施。
预热可以降低钢材的应力和温度梯度，缓冷可以减少冷却速度，回火可以消除内应力。
淬火工艺的优点是可以提高钢材的硬度和耐磨性，增加其使用寿命。
同时，淬火还可以改善钢材的综合机械性能，提高其强度和韧性。
因此，淬火广泛应用于机械制造、汽车制造和船舶制造等领域。
45钢表面淬火工艺是提高45钢硬度和耐磨性的一种有效方法。
通过控制温度和冷却速度，可以使钢材表面经历相变，从而增加其硬度和耐磨性。
同时，合理的预热、缓冷和回火等措施可以解决淬火过程中的变形和裂纹问题。
淬火工艺可以大大提高45钢的机械性能和使用寿命，广泛应用于各个领域。
钢的表面热处理
钢的表面热处理
钢的表面热处理是一种常见的工艺，用于改变钢材表面的性质以满足特定的功能要求。
常见的钢表面热处理包括渗碳、淬火、淬灭火、调质等。
1. 渗碳：钢材表面经过高温处理，与碳源（如固体碳或气体）接触，使碳原子渗透到钢材表面，形成高碳含量的渗碳层。
渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。
2. 淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却。
这种快速冷却可以使钢材表面形成马氏体组织，提高钢材的硬度和强度。
淬火还可以改善钢材的耐磨性和韧性。
3. 淬灭火：将淬火后的钢材立即放入温和的液体中（如水或油）进行冷却。
淬灭火可以减缓淬火速度，从而减少残余应力和减少变形。
4. 调质：淬火后的钢材经过再加热，然后放置在适当的温度下保持一段时间，使钢材内部的残留应力得到释放和分散，从而提高钢材的韧性和强度。
钢的表面热处理可以根据具体要求选择不同工艺，以满足钢材的特定性能要求，如硬度、耐磨性、韧性等。
钢的表面淬火
“一位数字＋元素符号＋数字” 一位数字＋元素符号＋数字” 一位数字
含C量，千分之几 合金元素符号，百分之几 2、CrMn 1%,不标 不标。 含C≥1%,不标。 特例（ (合金元素含量低 两位数， 合金元素含量低， 表示） 特例（1）Cr06 (合金元素含量低，两位数，千分之几 表示） 量为0.7%~0.8%,不标) （2）W18Cr4V（含C量为0.7%~0.8%,不标) ） （ 量为0.7%~0.8%,不标 3.滚动轴承 3.滚动轴承 Cr很低，千分之几 表示，1.5% 很低， GCr15 很低
4.加工路线： 4.加工路线： 加工路线
渗碳 淬火 + 下料 锻造 正火 机加工 低温回火 精加工 成品 5.渗碳后的热处理方式 渗碳后的热处理方式： 5.渗碳后的热处理方式： 直接淬火：渗碳温度→ 预冷)A 温度(心部） 淬火→ A、直接淬火：渗碳温度→(预冷)Ar3温度(心部）→淬火→(160~180℃) 低温回火 优点：不需重新加热，减少热处理变形，省时； 优点：不需重新加热，减少热处理变形，省时； 缺点： 晶粒粗大 晶粒粗大， 残多 残多(T高 长 ，性能下降。 缺点：A晶粒粗大，A残多 高，t长)，性能下降。 应用： 应用：本质细晶粒钢 组织：表层： 组织：表层：M回＋Fe3CII＋A残 心部：淬透时M 心部：淬透时M回(低C) 未淬透 F＋S 一次淬火：渗碳工件缓冷(正火)→(升温)加热→ )→(升温 一次淬火：渗碳工件缓冷(正火)→(升温)加热→淬火 心部要求高时，温度（心部）＞Ac3，晶粒细化， 心部要求高时，温度（心部） 晶粒细化， 组织：心部： 低 ，表层： 组织：心部：M(低C)，表层：M回＋A残 表层要求高时， 表层要求高时，温度（表层） Ac1~Ac3， （表层） 组织： 组织： 表层M回＋Fe3C(粒)＋A残 ，心部：M回＋F
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。
表面淬火工艺
表面淬火工艺
表面淬火工艺是指在淬火冷却过程中，将工件加热到淬火温
度后迅速地放在油中或水中，并以一定的冷却介质使其迅速冷却
的一种热处理工艺。
表面淬火工艺主要用于某些高强度、高耐磨
性的钢或合金工具钢及一些冷变形大的结构钢和工具钢的表面。
淬火后工件表面获得马氏体组织，从而获得高硬度、高耐磨
性和高韧性，但表面硬度很低。
为了提高表面硬度，可对工件进
行表面淬火处理。
淬火时，工件加热温度一般控制在高于零件表层温度10~50℃左右。
具体升温速度可通过改变保温时间或采用大电流、小电流
等方法来控制，使工件表层温度达到奥氏体化温度后迅速冷却。
然后将表面层淬火组织（马氏体+残余奥氏体）去除，再以一定
的冷却介质进行后续热处理，如回火或正火等。
这种工艺称为表
面热处理或热加工。
淬火处理后工件表面硬度可达HRC60以上，甚至HRC62以上，但其耐磨性和耐腐蚀性较差。
因此，要求较高的表面机械性能或
耐磨性能的工件必须进行渗碳淬火或渗氮等其他表面强化处理。
—— 1 —1 —。
钢的表面淬火
热传导
热量从系统的 一部分传到另一部 分或由一个系统传 到另一个系统的现 象叫热传导
第六节 钢的表面淬火
一、表面淬火以后的工件能不能直接应用？
不能，需及时回火
二、表面淬火以后应该进行何种类型的回火处理？
低温回火处理
三、如对心部有一定的机械性能要求，如何处理？
先进行整体热处理
第六节 钢的表面淬火 二、感应加热表面淬火 （2）感应加热表面淬火的常用工艺路线
淬火后的回火： 低温回火 材料的选用： ωc=0.4-0.5% 预备热处理： 调质或正火
常用工艺路线：锻造-退火或正火——粗机械加工——正火或调质——半 精机械加工——感应加热淬火——低温回火——磨削。
（1）表面淬火的目的 （2）感应加热表面淬火的基本原理 （3）感应加热淬火件的常用工艺路线
思考与练习
第六节 钢的表面淬火
第六节 钢的表面淬火 上节回顾
退火
备热处理 最终热处理
引入：车床传动齿轮的性能要求分析 齿轮传动受力分析
引入：车床传动齿轮的性能要求分析
引入:车床传动齿轮的性能要求分析
表面硬度:58-62HRC 心部硬度:33-38HRC
引入:车床传动齿轮的性能要求分析
第六节 钢的表面淬火 二、感应加热表面淬火 （1）感应加热表面淬火的原理
集肤效应
当交变电流通过导体 时，电流将集中在导体表 面流过，这种现象叫集肤 效应。是电流或电压以频 率较高的电子在导体中传 导时，会聚集于总导体表 层，而非平均分布于整个 导体的截面积中。
第六节 钢的表面淬火 二、感应加热表面淬火 （1）感应加热表面淬火的原理
1、调质处理后的40钢齿轮，经高频加热后的温度分布如图所示，试分析高 频水淬后，轮齿由表面到中心各区(1，Ⅱ，Ⅲ)的组织变化。
钢的表面淬火和化学热处理
２）钢的渗氮（氮化） 渗氮是在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热 处理工艺，又称氮化。 渗氮能使零件获得比渗碳更高的表面硬度、耐磨性以及提 高其耐腐蚀性和疲劳强度。 （１）气体氮化 目前应用最广的是气体渗氮。气体渗氮是将工件置于通有 氨气（NH3）的密闭炉内，加热到500～560℃，氨分解产生的 活性氮离子[N]被工件表面吸收，并逐渐向心部扩散，从而形成 渗氮层。渗氮层的深度一般为0.1～0.6mm。 C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\热处理 录像4（钢的表面热处理与化学热处理）\氮化.rm
名称频率淬硬深度mm适用零件高频感应加热100500khz0525淬硬层较薄的中小型零件如小模数齿轮小的轴感应加热表面淬火种类及应用中频感应加热110khz310承受较大载荷和磨损零件如大模数齿轮较大凸轮等工频感应加热50hz1020要求硬层深的大型零件和钢材的穿透加热如轧辊火车车轮等感应加热速度极快时间很短仅为几秒钟加热淬火有如下特点
解的有机液体（如煤油、丙酮等），保温一段时间，渗碳气体 或有机液体在高温下分解产生活性碳原子，活性碳原子逐渐滲 入工件表面，并向心部扩散，形成一定深度的渗碳层。渗碳层 深度可通过控制保温时间来达到，一般为0.5～2.5mm。
井式渗碳炉
第1章 机械工程材料
工件渗碳后必须进行淬火和低温回火，最终表层为细小片 状的回火高碳马氏体及少量的渗碳体，这样表面可获得高的硬 度（60～64HRC）、耐磨性及疲劳强度；而心部组织取决于 钢的淬透性，一般低碳钢心部组织为铁素体和珠光体，硬度为 110～150HBS，低合金钢（20CrMnTi钢）通常心部组织为回 火低碳马氏体和少量铁素体，硬度为35～45HRC，具有较高 的强韧性和塑性。 气体渗碳的渗碳层质量高，渗碳过程易于控制，生产率 高，劳动条件好，易于实现机械化和自动化，适于成批或大量 生产。主要用于受磨损和较大冲击载荷的零件，如齿轮、活塞 销、凸轮、轴类等。
钢件表面淬火硬化层深度的测定-最新国标
钢件表面淬火硬化层深度的测定1 范围本文件规定了钢制零件表面淬火硬化层深度及表面淬火全硬化层深度的含义及其测定方法。
本文件适用于感应淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等表面淬火的零件。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 7232 金属热处理 术语GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法GB/T 4340.2 金属材料 维氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准GB/T 18449.1 金属材料 努氏硬度试验 第1部分：试验方法GB/T 18449.2 金属材料 努氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准3 术语和定义GB/T 7232界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
表面淬火硬化层深度 surface hardening depth（SHD）从工件表面到规定界限硬度处的垂直距离。
注：界限硬度=A×技术要求的最低表面硬度(HV)，通常A=0.8。
表面淬火总硬化层深度 total thickness of surface hardening depth（THD）从表面至与基体具有相同硬度的分界处的距离。
注：常用金相法测定表面淬火总硬化层深度，即从表面至与基体组织没有可见变化的分界处的距离。
4 符号及涵义本文件中使用的符号和缩写及代表的涵义列于表1。
表1 符号、缩写及涵义符号/缩写 单位 涵义d i mm从工件表面到每个硬度压痕中心的距离Δd mm两相邻压痕中心的距离SHD mm表面淬火硬化层深度THD mm表面淬火总硬化层深度H limit HV界限硬度5 测定原理根据垂直于工件表面的横截面上硬度梯度曲线来确定硬化层深度。
用图解法从硬度与距表面距离的分布曲线上得出硬化层深度。
表面淬火总硬化层深度采用硬度法（检测硬度变化）或用金相法（观察组织变化）测定。
45钢表面淬火工艺
45钢表面淬火工艺45钢是一种低碳合金结构钢，在工业生产中广泛应用于制造机械零部件和汽车零配件等高强度要求的产品。
为了提高45钢的硬度和耐磨性，常常采用表面淬火工艺进行处理。
表面淬火是一种通过加热和冷却的方式，使钢材表面处于高温和低温的循环过程中，达到提高材料硬度和耐磨性的目的。
对于45钢来说，表面淬火工艺可以大大提高其使用寿命和耐久性。
表面淬火工艺是一个复杂的工艺过程，包括预热、加热、保温、冷却等多个步骤。
首先是预热，通过将钢材加热到一定温度，使其达到适合淬火的状态。
然后，将钢材放入淬火介质中进行加热处理，使其达到一定的温度。
在此过程中，钢材的表面会发生相变，形成马氏体，从而提高材料的硬度和耐磨性。
在保温过程中，钢材需要在一定的温度下停留一段时间，使得马氏体的转变尽可能充分。
这样可以确保淬火工艺的效果，提高材料的硬度。
最后是冷却过程，钢材从高温状态转变为低温状态。
冷却介质的选择对于淬火效果至关重要。
一般来说，水作为淬火介质能够快速冷却钢材，提高材料的硬度和耐磨性。
但同时，也容易产生内应力。
因此，需要根据具体情况选择合适的冷却介质，以保证表面淬火过程的效果。
在实际应用中，表面淬火工艺需要严格控制加热和冷却的温度、时间等参数，以确保所需的淬火效果。
在45钢的表面淬火过程中，加热温度通常控制在800℃左右，保温时间大约为15-30分钟。
冷却介质一般选择水，冷却速度应根据钢材规格和要求进行调整。
通过表面淬火工艺，可以显著提高45钢的硬度和耐磨性，从而延长其使用寿命。
这对于一些高强度要求的零部件和配件来说，具有非常重要的意义。
表面淬火工艺的应用广泛，不仅可以用于45钢，也可适用于其他合金结构钢。
总结来说，表面淬火是一种通过加热和冷却的方式，提高钢材硬度和耐磨性的工艺。
45钢作为一种低碳合金结构钢，在工业生产中常常采用表面淬火工艺进行处理，以提高其使用寿命和耐久性。
表面淬火工艺包括预热、加热、保温、冷却等多个步骤，需要严格控制各个参数以确保淬火效果。
钢的表面淬火
一、火焰加热表面淬火
加热源：氧－乙炔或 氧－煤气的混合气体 特 点：
①操作简单，无需特殊设备 ②淬硬层一般为2-6mm ③淬火质量
利用电流的表面效应来实现的。
高频淬火工艺 水或聚乙烯醇水溶液冷却 （油易燃） ； 160-200℃低温回火，提 高韧性，降低淬火残余应力。 自身回火淬火法 高频淬火优缺点 三、高能密束表面淬火
of
3.7 & Chapter 3
第七节
钢的表面淬火
仅把零件需耐磨的表层淬硬，而中心仍保持未淬
火的高韧性状态 。 （只改变表层组织而不改变化学 成分） 表面淬火零件所用的材料一般是中碳钢，如 40、 45钢及中碳合金结构钢如40Cr、40MnB等。 表面淬火必须用高速加热法使零件表面层很快地达 到淬火温度，而不等其热量传至内部，立即迅速冷却 使表面层淬硬。
《钢的表面淬火》PPT课件
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
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?
钢的表面淬火,化学热处理特点
钢的表面淬火,化学热处理特点
钢的表面淬火是对钢材表面进行加热，然后快速冷却，以达到增加钢材硬度的目的。
淬火的化学热处理特点主要体现在以下几个方面：
首先，淬火可以改变钢材的组织结构，使其成为马氏体。
在钢材变为马氏体的金相组织中，分散着碳化物和/或含硫化物。
这些碳化物/含硫化物的分散可以提高
钢材的硬度和耐磨性。
其次，淬火可以提高钢材的强度。
热处理的目的之一是增强材料的强度。
在淬火过程中，钢材的晶粒细化，强度得到提高。
此外，淬火还可以改善钢材的韧性。
虽然淬火可以显著提高钢材的硬度和强度，但热处理过程中，钢材的韧性相对较差。
因此，通过淬火以后的回火或其他处理，可以提高钢材的韧性，保持高强度的同时，不牺牲钢材的韧性。
综上所述，钢的表面淬火是一种重要的化学热处理方式，它可以改善钢材的硬度、耐磨性、强度和韧性。
通过对不同工况下的钢材进行淬火处理和回火等后续
处理，可以满足不同用途的需求。
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钢的热处理
【教学目标】
各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用 途和使用的钢种、零件的范围；
【重点、难点】
各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化是重点。
【教学方法】
讲授法
一、钢的热处理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的 组织结构，获得所需要性能的一种工艺。
七、可控气氛热处理和化学热处理
2、真空热处理
真空的保护作用； 表面净化作用； 脱脂作用； 脱气作用；
七、可控气氛热处理和化学热处理
3、钢的化学热处理
与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织， 还改变其化学成分。化学热处理也是获得表硬里韧性能的 方法之一。
七、可控气氛热处理和化学热处理
1）化学热处理的基本过程 （1）介质(渗剂)的分解； （2）工件表面的吸收； （3）原子向内部扩散。
一、钢的热处理
2、热处理理
4、根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同， 将热处理工艺分类如下：
二、钢的退火与正火
机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→
机加工→最终热处理。
二、钢的退火与正火
1、退火
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉 冷）的热处理工艺叫做退火。 1）退火目的 ⑴ 调整硬度，便于切削加工。 ⑵ 消除内应力，防止加工中变形。 ⑶ 细化晶粒，为最终热处理作组 织准备。
五、钢的回火
2）中温回火 回火温度：350-500℃ 硬度一般为35-45HRC。
五、钢的回火
3）高温回火 回火温度：500-650℃
这种在多边形铁素体
基体上分布着颗粒状Fe3C 的组织称回火索氏体， 用S回表示。
回火索氏体
五、钢的回火
通常把淬火加高温回火的热处理工艺称作“调质处理”， 简称“调质”。
氮化扩散层
七、可控气氛热处理和化学热处理
2）钢的渗碳 是指向钢的表面渗入碳原子的过 程。
井式气体渗碳炉
（1）渗碳目的
（2）渗碳用钢为含0.1-0.25%C的低
碳钢。
七、可控气氛热处理和化学热处理
3)钢的氮化 氮化是指向钢的表面渗 入氮原子的过程。 (1）氮化用钢
井式气体氮化炉
为含Cr、Mo、Al、Ti、V的中
柴油机连杆
六、表面热处理
1、钢的表面淬火
六、表面热处理
1）表面淬火目的：
六、表面热处理
2）表面淬火常用加热方法 （1） 感应加热：
感应加热表面 淬火示意图
六、表面热处理
（2）火焰加热：
（3） 激光热处理：
激光表面处理
火焰加热表面淬火示意图
七、可控气氛热处理和化学热处理
1.可控气氛热处理
一般可控气氛往往是由CO、H2、N2及微量的CO2和H2O与 CH4等多种气体混合而成。
四、钢的淬火
3、淬火介质 理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量 缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的。
常用淬火介质是水和油。
四、钢的淬火
4、淬火方法 采用不同的淬火方法可弥补介 质的不足。
1）单液淬火法
2）双液淬火法 3）分级淬火法 4）等温淬火法
四、钢的淬火
5、钢的淬透性
四、钢的淬火
1）淬透性的概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是
用规定条件下淬硬层深度来表示。
M量和硬度随深 度的变化
四、钢的淬火
2）淬透性的应用
1、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。 2、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透。
柴油机连杆
高强螺栓
齿轮
四、钢的淬火
6、淬火常见缺陷
合适切削加工硬度
热处理与硬度关系
四、钢的淬火
1、钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，
使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
淬火的目的：
四、钢的淬火
2、淬火温度 1）碳钢 淬火温度：Ac3+30-50℃。
四、钢的淬火
2）合金钢 由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍 作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。 ⑴ 亚共析钢淬火温度 Ac3+50－100℃ ⑵ 共析钢、过共析钢淬火温度 Ac1+50－100℃
1）淬火裂纹及变形 2）氧化、脱碳 3）过热、过烧
4）软点与硬度不足
五、钢的回火
回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。
井式回火炉
1、回火的目的
五、钢的回火
未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放
置或使用过程中易变形或开裂。
钢经淬火后应立即进行回火。
五、钢的回火
2、回火的种类 1）低温回火 回火温度：150-250℃
二、钢的退火与正火
2）退火工艺 退火的种类很多，常用的 有完全退火、球化退火、 去应力退火。
三、钢的正火
2、正火
• 正火比退火冷却速度大。 1）正火后的组织： ● <0.6%C时组织 F+S
● 0.6%C时组织 S
正火温度
三、钢的正火
2）正火的目的 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。
碳钢。常用钢号为38CrMoAl。 (2）氮化温度：500-570℃。 氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。
七、可控气氛热处理和化学热处理
(3）常用氮化方法
气体氮化法与离子氮化法。
气体氮化法与气体渗碳法类似， 渗剂为氨。
离子氮化炉
【课堂小结】
本次课主要学习了各种热处理的定义、目的、组织转 变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。重 点需要掌握各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性 能变化，用途和使用的钢种。