第三篇鋼的熱處理及金屬的外表處理1.熱處理及其主要參數熱處理就是在固態下，將金屬以一定的加熱速度加熱到預定的溫度，保溫一定的時間，再以預定的冷卻速度進行冷卻的綜合工藝方法。加熱溫度〔T〕、保時溫間〔t〕、冷卻速度(V冷)是熱處理過程中的三個主要工藝參數。改變工藝參數就可以得到不同的性能，其原因是不同工藝參數下的熱處理得到不同的組織，從而獲得不同的性能。

熱處理工藝曲線示意圖熱處理工藝曲線示意圖2.熱處理的主要作用

⑴改變工件的內部組織；⑵改變工件的性能，便于切削加工，或者滿足工件使用性能的要求；⑶改變工件表層的成分、組織、性能；⑷熱處理可以消除鑄造、鍛造、焊接等加工工藝過程中所造成的多種缺陷。3.熱處理的分類4.外表處理外表處理是指通過化學或電化學的方法使金屬外表或表層生成新的物質，這些物質具有不同于工件基體的性能，從而提高工件表層的耐腐蝕性、硬度，或者起到裝飾作用。外表處理工藝方法有很多，除了以上介紹的外表熱處理工藝方法以外，還有噴丸處理、高密度太陽能外表處理、離子注入外表處理、發黑處理、發藍處理等。一、鋼在加熱時的組織轉變〔一〕相變溫度第一節鋼的熱處理根本原理〔二〕奧氏體的形成和晶粒長大1、奧氏體的形成(1)A晶核的形成；(2)A晶粒的長大；(3)剩余Fe3C溶解；(4)A均勻化階段。共析鋼的奧氏體形成過程

2、影響A晶粒大小的因素圖3-4加熱溫度對晶粒度的影響為得到好的機械性能，就要控制A晶粒的大小。〔1〕材質方面〔2〕工藝因素方面加熱溫度：如過高，A晶粒長大，一般剛好超過相變溫度。保溫時間：時間長，A晶粒長大。二、鋼在冷卻時的組織轉變鋼的熱處理冷卻有兩種方式：等溫冷卻與連續冷卻。(一)等溫冷卻組織轉變〔以共析鋼為例〕1.高溫組織轉變2.中溫組織轉變3.低溫組織轉變珠光體3800倍索氏體8000倍屈氏體8000倍珠光體型組織電子顯微照片5000倍光學顯微照片500倍上貝氏體形態光學顯微照片500倍下貝氏體形態電子顯微照片12000倍板條馬氏體片狀馬氏體馬氏體形態與碳質量分數的關系〔二〕共析鋼的連續冷卻組織轉變第二節鋼的普通熱處理1〕加熱溫度2〕保溫時間

保溫的目的是使工件燒透，組織轉變充分。保溫時間主要根據鋼的成分特點、加熱介質和零件尺寸來確定。

3〕冷卻速度4.鋼的淬硬性與淬透性2〕鋼的淬透性1〕硬度過低或硬度過高2)脆性過大3〕過熱與過燒4〕變形與開裂硬度過低硬度過高、脆性過大第三節鋼的外表熱處理〔1〕原理過程P球狀熱影響區熱影響區二、化學熱處理1、化學熱處理化學熱處理是將工件放入一定的化學介質中，經過加熱保溫，使介質中分解產生一種或幾種元素的活性原子被工件外表吸收，并向表層一定深度擴散，從而改變其表層化學成分、組織和性能的一種熱處理工藝方法。2、種類滲碳、滲氮〔氮化〕、碳氮共滲〔氰化〕、滲硼、滲金屬〔如滲鋁、滲鉻〕等。3、常用方法3-1滲碳

滲碳是把工件置于滲碳介質中加熱、保溫，使活性碳原子產生并滲入工件表層的化學熱處理方法。2〕適用材料、組織性能優點：更硬更耐磨；缺點：效率低、費用高，并且易變形。4〕應用一般應用于受力較大、外表摩擦較大的低碳鋼件。如齒輪、軸類、鏈條、套筒等。(5).滲碳工藝滲碳材料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(a)、氣體滲碳設備井式滲碳爐滲碳氣氛煤氣、液化石油氣；煤油、丙酮加熱溫度900℃±10℃加熱時間3-7h滲層深度外表碳濃度:0.85-1.05%C←←←過共析P＋Fe3CⅡ共析〔P〕亞共析（P＋F）心部3-2滲氮〔氮化〕3〕特點〔和滲C相比〕優點：表層性能更優良，變形小；缺點：效率低，費用高，滲層淺，鋼種受限。4〕應用在高溫腐蝕性介質中工作，受力大，外表摩擦大的重要精密件，如航空齒輪。(5)鋼的滲氮工藝目的: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(a).氣體滲氮加熱溫度500-570℃保溫時間20-70h滲層深度深層硬度1000-1200Hv〔b〕.離子滲氮溫度480-540℃氣氛:氨氣、氮氣和氫氣混合氣壓力：133-1333Pa1大氣壓=101300Pa電壓：—500V電極：工件-陰極容器-陽極滲氮時間：1/3-1/4氣體滲氮時間特點：無脆性白亮層40Cr滲氮空冷ε→ε+γ'→γ'→γ'+α→α→心部原始組織〔S回〕4%硝酸酒精溶液4540CrS回3-3碳氮共滲〔氰化〕碳氮共滲是同時向工件外表滲入活性碳原子和活性氮原子的一種化學熱處理工藝，因早期只使用劇毒的氰鹽〔NaCN或KCN〕作為介質，故又名為氰化。根據氰化溫度的不同，氣體氰化又分為高溫氰化(900~950℃)、中溫氰化(800~870℃)和低溫氰化(500~600℃)三種工藝方法。鋼的碳氮共滲工藝〔1〕、中溫氣體碳氮共滲滲劑：煤油和氨氣溫度：820-880℃時間：4-5h滲層厚度：0、6-0、7mm〔2〕、中溫氣體碳氮共滲滲劑：尿素溫度：570℃時間：1-3h滲層厚度：0、01-0、02mm3-4滲硼(1)、方法：固體滲硼、氣體滲硼、電解鹽浴滲硼(2)、滲硼后的組織碳鋼、低合金鋼的滲硼組織形態，一般呈針狀或舌狀插入基體，它是由FeB和Fe2B所組成。滲硼層下有一增碳區，其厚度往往比滲硼層大假設干倍，稱為擴散層。(3)、滲硼后的性能高的外表硬度和耐磨性，好的抗蝕性能。滲硼緩冷硼化物層→增碳層→基體4%硝酸酒精溶液T10鋼滲硼35CrMo鋼滲硼FeB+Fe2B1、選用原那么方法簡單、費用低、少污染。2、考慮因素工件材料、