第五章

鋼的熱處理工藝4/25/202514/25/202524/25/202534/25/202544/25/202554/25/202564/25/202574/25/202584/25/20259將鋼加熱到略高于Acl的某一溫度并保溫較長時間，使鋼中未溶碳化物〔共析Fe3C與Fe3CⅡ〕由片狀變成球狀，然后隨爐緩冷或在略低于Ar1的一定溫度等溫，使A進行共析轉變時，以未溶滲碳體粒子為核心形成球狀Fe3C。4/25/2025104/25/2025114/25/2025124/25/2025134/25/202514加熱溫度亞共析鋼：T＝Ac3+〔30℃～50℃〕過共析鋼：T＝Accm+〔30℃～50℃〕4/25/2025154/25/2025164/25/2025174/25/2025184/25/2025194/25/202520亞共析鋼:TA＝Ac3＋〔30℃～50℃〕T過高晶粒粗大；T過低欠熱，有自由F硬度缺乏。過共析鋼:TA＝Ac1＋〔30℃～50℃〕(1)T過高，碳化物溶解，M片％↑易于變形和開裂(2)選擇TA＝Ac1＋〔30～50℃〕溫度加熱保存局部未熔碳化物，以提高鋼的硬度與耐磨性，同時由于降低了A中的C含量，使基體的C％↓，使M條％↑，b↑，δ↑、αk↑。合金鋼：奧氏體化溫度可以適當升高。因為大多數合金元素都能阻礙A晶粒的長大，使A化溫度升高。如：W18Cr4V鋼，Ac1＝860℃～880℃，

TA=1280℃,晶粒度為9級。4/25/2025213、加熱與保溫時間4/25/202522

圖5理想冷卻速度理想冷卻速度：1〕在Ac1～650℃之間慢冷，以↓熱應力2〕在650℃～400℃之間快冷，以避開“鼻尖；防發生非M相變3〕在400℃以下慢冷，以↓組織應力。4/25/202523結論：碳素鋼一般采用水冷或鹽水冷卻。4/25/202524

油——20#機油，40～80℃鹽浴和堿浴

4/25/2025254/25/2025264/25/2025274/25/202528指在B溫度區域等溫，發生下

B轉變。內應力↓↓，變形小4/25/2025294/25/202530

鋼的淬透性淬透層深度〔δ〕表層〔100％M〕至半M層〔50％M〕的深度。淬透層深度〔δ〕越大，鋼的淬透性越好淬透性與淬透層深度關系：在尺寸、形狀均相同的條件下，淬透性大的鋼，淬透層深度越深。4/25/202531影響淬透性的因素4/25/202532鋼的淬硬性

4/25/202533

淬透性的實際應用1、大截面零件或動載荷下工作應選高淬透性鋼。

如：W18Cr4V、9CrSi2.形狀復雜的或形狀簡單，尺寸較大的零件應選高淬透性鋼。3.焊接零件應選低淬透性鋼。

4/25/202534

4/25/2025354/25/2025362.剩余奧氏體轉變〔200~300℃〕MM回A'B下200~300℃含量少主要組織4/25/202537剩余奧氏體的轉變4/25/202538ε碳化物低過飽和度的a固溶體

亞穩定Fe3C穩定F針狀細粒狀T回M和A'分解4/25/2025394.碳化物的聚集長大〔>400℃〕T回Fe3CF不斷聚集長大顆粒狀或球狀Fe3C回復、再結晶等軸晶多邊形的FS回4/25/2025404/25/2025414/25/2025424/25/202543兩者性能截然不同。其組織、性能比較如下表：4/25/2025444/25/2025454/25/202546兩個溫度區間：250-400oC，450-650oC4/25/2025474/25/2025484/25/2025491.氧化和脫碳2.變形與開裂3.硬度缺乏與軟點4.過熱與過燒過熱是指晶粒過分長大，致使零件力學性能明顯降低的現象。過燒是指組織中沿晶界產生了氧化或熔化的現象。假設加熱溫度過高或保溫時間過長，將引起零件過熱或過燒現象。零件一且產生過燒即成為廢品。4/25/202550工業中如齒輪、凸輪、曲軸等對性能的要求為：外表高硬度、高強度及好的耐磨性，而心部高韌性，對這類零件需要進行外表熱處理.4/25/202551集膚效應：感應加熱時，感生電流集中在工件外表的一種效應。感生電流的頻率〔f〕越大集膚效應越強，電流透入深度越淺,淬透層越淺。↓〕，淬透層越淺感應加熱的頻率選擇1.淬透層深度δ＝0.5～3mm時選高頻加熱f＝200~350kHz

。2.淬透層深度δ＝2～10mm時，

選中頻加熱f＝2000~8000Hz3.淬透層深度δ＝8～15mm時，選工頻加熱f＝50Hz圖10工件感應加熱示意圖4/25/2025524/25/2025534/25/202554

§5－7鋼化學熱處理一、化學熱處理概述對于某些齒輪類零件，如汽車變速箱齒輪，內燃機凸輪等在工作中承受強烈的摩擦磨損，和較大的交變載荷，沖擊載荷。要求外表高硬度、高耐磨和高的接觸疲勞強度，一定的韌性；心部具有高的韌性和足夠高的強度。對這類材料需要進行外表化學熱處理。化學熱處理是將工件置于一定的介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入工件表層，改變外表層的化學成分及顯微組織，從而使工件表層獲得所需特殊性能的熱處理工藝。4/25/202555鋼的滲碳〔氣體滲碳〕滲碳用鋼：滲碳件一般采用低碳鋼或低碳合金鋼制造，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMo等。

滲碳溫度：900～950℃滲碳時間為：依要求的滲層厚度而定。滲碳目的：是使工件在熱處理后外表具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定強度以及較高的韌性和塑性。主要用于：外表將受嚴重磨損，并在較大沖擊載荷、交變載荷，較大的接觸應力條件下工作的零件，如齒輪、活塞銷、套筒等。4/25/202556滲碳原理在井式滲碳爐中滴入煤油，煤油在高溫下裂解滲碳性介質－甲烷氣體〔CH4〕和CO氣體及氫氣，該氣體在鋼的外表分解出活性碳原子-[C]，在較高溫度進入鋼的外表。CH4→[C]+H2CO→[C]＋CO2CO→[C]＋H2O

4/25/202557滲層組織–(滲碳后緩慢冷卻，從內層到外層組織)為:

原始組織－亞共析層－共析層－過共析層圖11低碳鋼緩冷后的顯微組織滲碳件表層的碳濃度一般控制在1.0%左右，因此滲碳件緩冷后外層為過共析組織P+Fe3CⅡ，心部為原始低碳亞共析組織F+P，中間為過渡組織。一般規定，從表層到過渡層的一半處的深度為滲層厚度。滲碳溫度越高、時間越長，那么得到的滲層深度越厚過共析層共析層亞共析層原始組織4/25/2025584/25/2025594/25/2025604/25/2025614/25/2025624/25/202563

鋼的氮化4/25/202564鋼的碳氮共滲1.中溫氣體碳氮共滲：由于氮能擴大g相區，降低鋼的臨界點，并能增加碳的擴散速度，因此共滲溫度比滲碳溫度低，滲速也快。生產中常用的共滲溫度一般在820~880℃范圍內，要求的滲層厚度為0.2~1.0mm，滲層的氮濃度在0.2%~0.3