鋼的熱處理及表面處理第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四１．熱處理分類

整體熱處理（退火、正火、淬火、回火）

表面熱處理（火焰、感應(yīng)、激光、CVD/PVD）

化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、滲其它元素、多元共滲）

２、熱處理目的

改變組織和性能，不改變形狀和尺寸，提高使用性能，最大限度發(fā)揮鋼材性能潛力。

３、熱處理設(shè)備

箱式電爐、鹽爐第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變１、奧氏體形成形核、長大、殘余奧氏體溶解、奧氏體均勻化。２、奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素晶粒度：起始、實(shí)際和本質(zhì)晶粒度影響因素：溫度、時(shí)間、合金元素、原始組織。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、珠光體型轉(zhuǎn)變１、珠光體P

A1-650℃２、索氏體S

650-600℃３、托氏體T600-550℃４、相變特點(diǎn)：擴(kuò)散型相變

Fe和C原子遷移晶格重構(gòu)第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四二、貝氏體(B)轉(zhuǎn)變550-Ms℃１、上B550-350℃形態(tài)：羽毛狀２下B350-Ms形態(tài)：針狀３轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變碳原子遷移，鐵原子不遷移

第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四三、馬氏體（M）轉(zhuǎn)變1、晶體結(jié)構(gòu)體心正方２、形態(tài)板條、片狀、混合M３、亞結(jié)構(gòu)：位錯(cuò)孿晶４、性能５、轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：無擴(kuò)散、切變共格和表面浮凸、變溫形成、高速長大、轉(zhuǎn)變不完全性。第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四四、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線１、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線A建立金相法熱分析法膨脹法B分析C影響碳、合金元素、加熱溫度、保溫時(shí)間第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四２、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)鋼的退火與正火一、退火（爐冷）１、完全退火２、球化退火３、等溫退火４、均勻化退火５、去應(yīng)力退火二、正火AC3＋３０－５０℃空冷第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)鋼的淬火一、淬火溫度選擇二、淬火介質(zhì)三、常用淬火方法１、單液淬火２、雙液淬火３、分級(jí)淬火４、等溫淬火第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第六節(jié)鋼的淬透性１、概念２、影響淬透性的因素C，（Co）合金元素、奧氏體化溫度３淬硬性和淬透性第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第七節(jié)鋼的回火１、目的２、回火種類低溫回火150-250℃中溫回火350-500℃高溫回火500-650℃３、回火脆性一類２００－３５０℃二類４００－６５０℃（Cr

Ni

Mn）加Mo可推遲。第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第八節(jié)鋼的表面淬火１、目的：在鋼的表面獲得高硬度、高耐磨性２、原理：通過表面快速加熱淬火改變表面層組織達(dá)到表面強(qiáng)化３、常用鋼種及預(yù)先熱處理工藝：

0.4-0.5%C優(yōu)質(zhì)碳鋼；正火或調(diào)質(zhì)基體組織類似于中碳鋼的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵４、分類感應(yīng)、火焰、電接觸、激光加熱第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四一、感應(yīng)加熱表面淬火１、原理集膚效應(yīng)２、加熱頻率高頻１００－５００ｋHZ常用２００－３００ｋHZ功率３０－４００kW淬硬深度０、５－３mm中頻５００HZ-10ｋHZ常用２、５ｋHZ功率５０－５００kW淬硬深度２－１０mm工頻５０HZ功率１０００－２０００kW淬硬深度１０－２０mm熱透層７０mm第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四３、技術(shù)要求表面硬度中碳鋼５０－５５HRC淬硬層深度半徑的１／５－１／１０淬硬區(qū)分布軸端保留２－８mm花鍵淬硬區(qū)大于花鍵５－８mm預(yù)先熱處理調(diào)質(zhì)或正火第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四二、其他加熱淬火方法火焰加熱表面淬火電接觸加熱表面淬火激光加熱淬火第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第九節(jié)鋼的化學(xué)熱處理定義將金屬或合金置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入零件表層，以改變其表面化學(xué)成分、組織和性能工藝。分類滲碳滲氮滲硼滲金屬滲入法化學(xué)熱處理過程分解分解活性原子CH4－２H２＋（C）吸收活性原子與基體形成化合物或固溶體擴(kuò)散活性原子向工件內(nèi)部遷移第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四一、滲碳滲碳材料０、１－０、２５％C碳鋼或低合金鋼滲碳方法氣體、液體、固體、真空滲碳１、氣體滲碳設(shè)備井式滲碳爐滲碳?xì)夥彰簹狻⒁夯蜌猓幻河汀⒈訜釡囟?00

℃±10

℃加熱時(shí)間3-7h滲層深度0.4-1.6mm表面碳濃度:0.85-1.05%C第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四2.固體滲碳設(shè)備箱式電阻爐滲碳?xì)夥漳咎?碳酸鈉加熱溫度930

℃±10

℃加熱時(shí)間3-7h滲層深度0.4-1.6mm表面碳濃度:0.85-1.05%滲后不能直接淬火適合小件和單件第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3真空滲碳比氣體滲碳節(jié)約時(shí)間2/3.4.滲碳后熱處理預(yù)冷直接淬火緩冷一次淬火緩冷二次淬火第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四二.鋼的滲氮目的:提高硬度\耐磨性\疲勞性能\抗咬合性滲氮用鋼38CrMoAl滲氮方法:氣體\離子1.氣體滲氮加熱溫度500-570℃保溫時(shí)間20-70h滲層深度0.2-0.5mm深層硬度1000-1200Hv第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四2.離子滲氮溫度480-540℃氣氛:氨氣、氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚鈮毫Γ?33-1333Pa1大氣壓=101300Pa電壓：—500V電極：工件-陰極容器-陽極滲氮時(shí)間：1/3-1/4氣體滲氮時(shí)間特點(diǎn)：無脆性白亮層第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四三、鋼的碳氮共滲1、中溫氣體碳氮共滲滲劑：煤油和氨氣溫度：820-880℃時(shí)間：4-5h滲層厚度：0、6-0、7mm2、中溫氣體碳氮共滲滲劑：尿素溫度：570℃時(shí)間：1-3h滲層厚度：0、01-0、02mm第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第十節(jié)熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性自學(xué)第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四第十一節(jié)鋼鐵的表面處理1、化學(xué)鍍1）發(fā)藍(lán)將鋼鐵零件浸入苛性鈉和亞硝酸鈉溶液中，在一定溫度下使零件表面形成一層致密的Fe3O4膜。發(fā)藍(lán)工藝流程：化學(xué)脫脂－熱、冷水洗－酸洗－流動(dòng)冷水洗－一次氧化發(fā)藍(lán)－二次氧化發(fā)藍(lán)－非流動(dòng)冷水洗／熱水洗－補(bǔ)充處理（皂化）－流動(dòng)冷水洗／熱水洗－烘干－浸油。第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四2）磷化處理將鋼鐵零件浸入磷酸鹽溶液中，在一定溫度下使零件表面形成一層不溶水的磷酸鹽薄膜。磷化工藝流程：化學(xué)脫脂－熱、冷水洗－酸洗－冷水洗－鉻酸酸洗－冷水洗－鹽酸弱腐蝕－冷水洗－中和處理－冷水洗－磷化處理－非流動(dòng)冷水洗／熱水洗－補(bǔ)充處理（皂化）－流動(dòng)冷水洗／熱水洗－烘干－浸油。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四2、電鍍

將鋼鐵零件浸入待鍍金屬鹽溶液中并接負(fù)電極，加一定直流電壓使零件表面形成一層所需金屬的鍍層。鍍鋅、鍍鉻、鍍銅、鍍鎳、鍍金鍍鉻裝飾鍍鉻和鍍硬鉻鍍硬鉻工藝流程：拋光－脫脂－溫＼冷水洗－硫酸弱腐蝕－冷水洗－預(yù)熱－陽極腐蝕－鍍鉻－冷水洗－烘干－拋光－汽油洗－除氫。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四3、真空離子鍍物理氣相沉積PVD工藝溫度低可處理鋼鐵＼硬質(zhì)合金＼紙張＼塑料＼玻璃＼陶瓷等。化學(xué)氣相沉積CVD工藝溫度高處理鋼鐵、硬質(zhì)合金。PVD常用方法１磁控濺射２冷陰極弧光法

第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四4熱浸鋅熱浸鍍鋅是將工件表面得到