金属工艺学第五章钢的热处理

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1、唐建卫l概述概述l钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变l钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变l退火与正火退火与正火l淬火与回火淬火与回火l零件结构的热处理工艺性零件结构的热处理工艺性1.热处理的定义热处理的定义:时间温度临界温度临界温度 热热加加保温保温冷冷 却却2.热处理的主要目的热处理的主要目的:改变钢的性能。改变钢的性能。3.热处理的应用范围热处理的应用范围:整个制造业。整个制造业。4.热处理的分类热处理的分类热处理热处理 普通普通热处理热处理 表面表面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化学化学热处理热处理感应加感应加热淬火热淬火火焰加火焰加热

2、淬火热淬火渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;l转变温度转变温度l奥氏体的形成奥氏体的形成l奥氏体晶粒度及对力学性能的影响奥氏体晶粒度及对力学性能的影响 热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性能，以满足使用要求的。能，以满足使用要求的。一般都有将钢加热到相变温度以上一般都有将钢加热到相变温度以上，使常温组织变为高温组织，使常温组织变为高温组织-奥氏体。然后在冷却过程中使奥氏体。然后在冷却过程中使它向要求的组织转变。它向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份因此，奥氏体在形成过程中，其成份、晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。

3、为此，了解奥体、晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此，了解奥体的形成过程和影响因素是很重要的。的形成过程和影响因素是很重要的。以共析钢为例，说明奥氏体的转变以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成形成)过程过程。其转变过程可归纳为其转变过程可归纳为四个阶段四个阶段。1 1奥氏体（奥氏体（A A）晶核的形成）晶核的形成2 2奥氏体（奥氏体（A A）晶核的长大）晶核的长大3 3残余渗碳体（残余渗碳体（FeFe3 3C C）的溶解）的溶解4 4奥氏体（奥氏体（A A）的均匀化）的均匀化奥氏体的形成奥氏体的形成FFe3C未溶未溶Fe3CA残余残余Fe3CAAAA 形核形核A 长大长大残余残余Fe3C溶

4、解溶解A 均匀化均匀化一一)奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度:将钢加热到相变点以上某将钢加热到相变点以上某 一温一温 度度,保温一定时间后所得到的奥氏体晶保温一定时间后所得到的奥氏体晶粒的大小粒的大小.分分12级级,加热温度与保温时间加热温度与保温时间.热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。1.通过控制加热温度和保温时间通过控制加热温度和保温时间,能够获得细能够获得细小均匀的奥氏体晶粒小均匀的奥氏体晶粒.2.随温度升高晶粒容易长大的为粗晶粒钢随温度升高晶粒容易长大的为粗晶粒钢.l1.用锰铁脱氧的钢多属粗晶粒钢,用铝脱氧的钢多属细晶粒钢.沸腾钢是粗晶粒钢,镇静钢是细晶粒钢.

5、l2.影响奥氏体晶粒度的因素:l (1)加热温度和保温时间.l (2)加热速度.l (3)钢的组织及成分.1.奥氏体晶粒均匀细小奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力热处理后钢的力 学性能提高。学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。工件产生较大的变形甚至开裂。l钢在热处理时的冷却方式钢在热处理时的冷却方式l过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的等温冷却转变l过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变冷却方式直接影响着钢的相变（决定热处理后钢的组冷却方式直接影响着钢的相变（决定热处理后钢的组织和性能）织和性能）。需要热处理的

6、零件，加热以后的冷却方式有以下需要热处理的零件，加热以后的冷却方式有以下两种两种：1 1）等温冷却等温冷却2）连续冷却连续冷却把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线线以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却到室温到室温把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质中）冷却至室温，使奥氏体在中）冷却至室温，使奥氏体在A1线以下的连续冷线以下的连续冷却中发生组织转变却中发生组织转变 热热加加

7、保温保温时间温度临界温度临界温度连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却一一)建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线变曲线-TTT曲线曲线(C 曲线曲线)T-timeT-temperatureT-transformation时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1二二)共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过冷奥氏体区过冷奥氏体区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A+产产 物物 区区产物区产物区A1550;高温转变区高温转变区;

8、扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变;贝氏体贝氏体(B)转变区转变区;230-50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体(M)转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfP索氏体托氏体上贝氏体下贝氏体等温转变温度硬度值0160250HBS6506002530HRC6005503548HRC5503504048HRC350Ms55HRC塑性较差，脆性大，生产中少用强度较高，一定的塑性和韧性，综合力学性能较好1.珠光体型珠光

9、体型(P)转变转变(A1550):A1650:P;525HRC;片间距为片间距为0.60.7m(500)。650600:细片状细片状P-索氏体索氏体(S);片间距为片间距为0.20.4m(1000);2536HRC。600550:极细片状极细片状P-屈氏体屈氏体(T);片间距为片间距为0.2m(电镜电镜);3540HRC。光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌2.贝氏体型贝氏体型(B)转变转变(550230):550350:B上上;4045HRC;B上上=过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状+Fe3C细条状细条状过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状2.贝

10、氏体型贝氏体型(B)转变转变(550230):350230:B下下;5060HRC;B下下=过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状+Fe3C细片状细片状过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状Fe3C细片状细片状针叶状针叶状3.马氏体型马氏体型(M)转变转变(230-50):1)定义定义:马氏体是一种碳在马氏体是一种碳在 Fe中的中的 过饱和过饱和固溶体。固溶体。2)转变特点转变特点:在一个温度范围内在一个温度范围内连续冷却完成连续冷却完成;转变速度极快转变速度极快,即即瞬间形核与长大瞬间形核与长大;无扩散转变无扩散转变(Fe、C原子均不扩散原子均不扩散),M与原与原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸变

11、。造成晶格畸变。转变不完全性转变不完全性,QM=f(T)奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21.4 1.6 1.8 2.00温度 Wc 100MsMf90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7Wc 100残余奥氏体量(%)奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响3)马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构:由于碳的过饱和作由于碳的过饱和作 用用,使使 Fe

12、晶格由晶格由体心立方变成体心正体心立方变成体心正方晶格。方晶格。4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:板条状板条状-低碳马氏体低碳马氏体(0.2%C);3050HRC;=917%。4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:针、片状针、片状-高碳马氏体高碳马氏体(1%C);66HRC左右左右;1%。马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度(HRC)2000抗拉强度b(Mpa)1800 1400 1000 600 2005)马氏体的性能马氏体的性能:主要取决于马氏体中的主要取决于马氏体中的碳浓度。碳浓度。FAP+

13、FS+FTBM+A残残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMfP+Fe3CS+Fe3CTBM+A残残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf1.奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度A12.奥氏体中含合金元素的影响奥氏体中含合金元素的影响:除除Co、Al(2.5%)外外,所有合金所有合金元元 素溶入奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起会引起:向右移向右移向下移

14、向下移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢3.加热温度和保温时间的影响加热温度和保温时间的影响:加热温度越高加热温度越高,保温时间越长保温时间越长,碳化物溶解充分碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀奥氏体成分均匀,提高了过冷奥氏体的稳定性提高了过冷奥氏体的稳定性,从而从而 使使 TTT曲线向右移。曲线向右移。一一)建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线变曲线-CCT 曲线曲线 C-continuousC-coolingT-transformationVk时间(lg )温度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉冷炉冷空冷空冷二二)共析碳钢共析碳钢 TTT 曲

15、线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf三三)在连续冷却过程中在连续冷却过程中 TTT 曲线的应用曲线的应用V1V2VkV3V4V1=5.5/s:炉冷炉冷;PV2=20/s:空冷空冷;SV3=33/s:油冷油冷;T+M+A残残V4 138/s:水冷水冷;M+A残残毛坯生产毛坯生产 预备热处理

16、预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理:退火退火;正火正火最终热处理最终热处理:淬火淬火;回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 随炉冷却随炉冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;降低硬度降低硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。三三)种类种类退火退火完全退火完全退火:主要用于亚共析钢主要用于亚共析钢球化退火球化退火:主要用于共析钢和过共析钢主要用于共析钢

17、和过共析钢去应力退火去应力退火:用于消除铸件用于消除铸件,四四)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050完全退火完全退火Ac1+3050球化退火球化退火500600去应力退火去应力退火Ac3+150250扩散退火扩散退火四四)工艺参数工艺参数:五五)热处理后的组织热处理后的组织:原始组织。原始组织。共析钢球化退火组织(化染)700 T10钢球化退火组织(化染)500 一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 在空气中冷却在空气中冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;调整硬度调整硬度;细化晶细化晶 粒粒;

18、均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。也可做最终作好组织准备。也可做最终 热处理热处理 三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Accm+3050过共析钢过共析钢四四)工艺参数工艺参数:四四)热处理后的组织热处理后的组织:S(Wc=0.61.4%)S+F(Wc0.6%)五五)应用范围应用范围:1.预备热处理预备热处理:调整低、中碳钢的硬调整低、中碳钢的硬 度度;消除过共析钢中的消除过共析钢中的Fe3C。2.最终热处理最终热处理:用于力学性能要求不用于力学性能要求不 高的普通零件。高的普通零件。一一)定义定

19、义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 30 50,保温一段时间保温一段时间,然然 后后快速冷却快速冷却(水冷水冷)。二二)目的目的:为了获得马氏体组织为了获得马氏体组织,提高钢提高钢 的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Ac1+3050过共析钢过共析钢三三)工艺参数工艺参数:四四)热处理后的组织热处理后的组织:M+Fe3C+A残残 Ac1+3050过共析钢过共析钢 M+A残残 Ac1+3050 共析钢共析钢 M+A残残 Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%M Ac3

20、+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%最终组织最终组织淬火温度淬火温度()钢种钢种六六)淬火冷却介质淬火冷却介质1.理想淬火冷却介质理想淬火冷却介质时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf2.常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质 名名 称称 最大冷却速度时最大冷却速度时平均冷却速度平均冷却速度/(s-1)所在温所在温度度/冷却速度冷却速度 /(s-1)650550 300200 20静止水静止水34077513545040静止水静止水28554511041060静止水静止水2202758018510%NaCl 溶液溶液5

21、8020001900100010%NaOH 溶液溶液560283027507752010号机油号机油43023060658010号机油号机油4302307055203号号锭子油锭子油50012010050七七)常用的淬火方法常用的淬火方法单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1八八)钢的淬硬性钢的淬硬性 1.定义定义:是指钢在淬火后所能达到的是指钢在淬火后所能达到的最最 高硬度。高硬度。2.影响钢的淬硬性的因素影响钢的淬硬性的因素:主要取决于主要取决于 马氏体的马氏体的含碳量。含碳量。九九)钢的淬透性钢的淬透性 (Hardenability of s

22、teel)1.定义定义:是指钢在淬火时所能得到的是指钢在淬火时所能得到的淬淬 硬层硬层(马氏体组织占马氏体组织占50%处处)的的 深度。深度。2.影响钢的淬透性的因素影响钢的淬透性的因素:主要是主要是临界临界 淬火冷却速度淬火冷却速度VK 的大小的大小,VK 越越 大大,钢的淬透性越小。钢的淬透性越小。工件淬硬层与冷却速度的关系工件淬硬层与冷却速度的关系3.淬硬性与淬透性之间的关系淬硬性与淬透性之间的关系:淬透性淬透性淬硬性淬硬性钢钢 种种小小低低碳素结构钢碳素结构钢(20)小小高高碳素工具钢碳素工具钢(T12A)大大低低低碳合金结构钢低碳合金结构钢(20Cr2Ni4A)大大高高高碳高合金工具

23、钢高碳高合金工具钢(W18Cr4V)4.淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢一一)定义定义:把把淬火后淬火后的零件重新加温到的零件重新加温到 A1线以下某个温度线以下某个温度,保温一段保温一段 时间时间,然后冷却到窒温。然后冷却到窒温。二二)目的目的:消除淬火应力消除淬火应力,降低脆性降低脆性;稳定稳定 工件尺寸工件尺寸;调整淬火零件的力调整淬火零件的力 学性能。学性能。回火种类及应用：回火种类及应用：（1 1）低温回火（）低温回火（150250150250），），目的目的是降低淬火钢的内是降低淬火钢的内应力和脆性，并

24、保持高硬度（应力和脆性，并保持高硬度（5664HRC)5664HRC)和耐磨性。如模和耐磨性。如模具、刃具等。具、刃具等。（2 2）中温回火（）中温回火（350500350500），），目的目的是使钢获得高弹性是使钢获得高弹性，并保持较高硬度（，并保持较高硬度（3550HRC)3550HRC)和一定的韧性。如弹簧、和一定的韧性。如弹簧、锻模等。锻模等。（3 3）高温回火）高温回火调质处理（调质处理（500650500650目的目的是获得得强是获得得强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。回火组织与性能回火组织与性能 回火时回火时 碳

25、化物逐渐析出，碳化物逐渐析出，A 逐渐消失，逐渐消失，形成碳化物分布在形成碳化物分布在 M 或或 F 的基体之上的基体之上 的的 粒状组织。粒状组织。随回火温度升高，颗粒渐粗，随回火温度升高，颗粒渐粗，硬度渐硬度渐低。因此组织粒度可调，材料性能可调。低。因此组织粒度可调，材料性能可调。与片状组织相比，粒状组织在相同强与片状组织相比，粒状组织在相同强度时韧性更好，具有更好的综合力学性能。度时韧性更好，具有更好的综合力学性能。回火组织与性能回火组织与性能l1 1马氏体的分解（马氏体的分解（200200以下）以下）l 回火时马氏体回火时马氏体中中过饱和的碳发生短距离过饱和的碳发生短距离的迁移，形成极

26、细的的迁移，形成极细的碳化物碳化物(Fe(Fe2.42.4C)C)，以以薄片薄片存在马氏体片中存在马氏体片中，这种组织这种组织称为称为回火马氏体回火马氏体，马氏体中碳的过饱和度下降，晶格从体心正方马氏体中碳的过饱和度下降，晶格从体心正方向体心立方发展，残余奥氏体基本未发生变化。向体心立方发展，残余奥氏体基本未发生变化。2 2残余奥氏体的分解（残余奥氏体的分解（200200300300）马氏体向回火马氏体转变马氏体向回火马氏体转变时时，由于压应力的，由于压应力的减小，残余奥氏体发生分解生产下贝氏体。回减小，残余奥氏体发生分解生产下贝氏体。回火马氏体的组织与下贝氏体非常相象，难区火马氏体的组织与下

27、贝氏体非常相象，难区区，区，分统一称为分统一称为回火马氏体回火马氏体。碳化物在光学显微镜。碳化物在光学显微镜下是不可见的，组织形貌有原来亮白色变为灰下是不可见的，组织形貌有原来亮白色变为灰暗色暗色。回火组织与性能回火组织与性能3 3回火屈氏体的形成（回火屈氏体的形成（250250400400）l 这时碳的扩散运动能力有所加强，这时碳的扩散运动能力有所加强，过渡过渡碳化物转变成稳碳化物转变成稳定渗碳体，铁素体的过饱和度明显减少，内应力大大消除，碳定渗碳体，铁素体的过饱和度明显减少，内应力大大消除，碳化物和母相的共格关系消失，原马氏体片的外形不清晰，大约化物和母相的共格关系消失，原马氏体片的外形不

28、清晰，大约到到400400全部完成全部完成，这时的组织为在铁素体上均匀分布极细的这时的组织为在铁素体上均匀分布极细的渗碳体，渗碳体，称为称为“回火屈氏体回火屈氏体”。在光学显微镜下，可以看到部。在光学显微镜下，可以看到部分残存的原马氏体的痕迹，但看不到碳化物，组织几乎为一片分残存的原马氏体的痕迹，但看不到碳化物，组织几乎为一片黑。黑。4 4碳化物的聚集长大（碳化物的聚集长大（400400以上）以上）到到400400以上，铁素体已经不是过饱和，一方面铁素体中以上，铁素体已经不是过饱和，一方面铁素体中的缺陷按回复机制不断下降，另一方面，渗碳体的颗粒在界面的缺陷按回复机制不断下降，另一方面，渗碳体的

29、颗粒在界面能的驱使下，以大吃小的合并方式不断长大。得到平衡状的铁能的驱使下，以大吃小的合并方式不断长大。得到平衡状的铁素体中分布着颗粒状的碳化物混合组织，称为素体中分布着颗粒状的碳化物混合组织，称为“回火索氏体回火索氏体”。随着到达的温度愈高，相应渗碳体颗粒就愈大。在光学显微镜随着到达的温度愈高，相应渗碳体颗粒就愈大。在光学显微镜下可以看到渗碳体的颗粒。下可以看到渗碳体的颗粒。耐磨件耐磨件M回回=0.3%C+150250低温回火低温回火弹簧等弹簧等T回回=F针针+Fe3C粒粒350500中温回火中温回火调质件调质件S回回=F多多+Fe3C球球500650高温回火高温回火高合金钢高合金钢P回回=

30、F多多+Fe3C粒粒650A1高温软化高温软化三三)工艺参数工艺参数淬火淬火+高温回火高温回火=调质处理调质处理用途用途组组 织织温度温度()名名 称称l表面淬火表面淬火l化学热处理化学热处理工艺的核心工艺的核心:使零件具有使零件具有“表硬里韧表硬里韧”的力学性能。的力学性能。一一)定义定义:是一种不改变钢表层化学成是一种不改变钢表层化学成 分分,但改变表层组织的局部热但改变表层组织的局部热 处理工艺。处理工艺。二二)工艺特征工艺特征:通过快速加热使钢的表通过快速加热使钢的表 层奥氏体化层奥氏体化,然后急冷然后急冷,使表层使表层 形成马氏体组织形成马氏体组织,而心部仍保而心部仍保 持不变。持不

31、变。三三)表面淬火用钢表面淬火用钢:选用选用中碳中碳或或中碳低合金钢中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。等。四四)表面淬火加工的方法表面淬火加工的方法:感应加热感应加热(高、中、工频高、中、工频)、火火 焰加热焰加热、电接触加热法等。、电接触加热法等。感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图2)工艺要求工艺要求:*表面淬火前表面淬火前,必须对零件进行必须对零件进行正火正火 或调质处理或调质处理,以保证零件有良好的以保证零件有良好的 基体。基体。*表面淬火后表面淬火后,必须对零件进行必须对零件进行低温低温 回火处理回火处理,以降低淬火应力和脆性。以降低淬火应力和脆性。3)生产特

32、点生产特点:淬火件的质量好淬火件的质量好;工件变工件变 形小形小;不易氧化及脱碳不易氧化及脱碳;淬火层容易淬火层容易 控制控制;生产率高。设备投资大生产率高。设备投资大,不适不适 于复杂形状零件和小批量生产。于复杂形状零件和小批量生产。1)火焰加热表面淬火的基本方法火焰加热表面淬火的基本方法*设备简单设备简单,操作方便操作方便,成本低。成本低。*淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生产。适于单件、小批量及大型零件的生产。一一)定义定义:将零件置于一定的化学介质将零件置于一定的化学介质 中中,通过加热、保温通过加热、保温,使介质使介质 中一种或几种元素原子渗入中一种或几

33、种元素原子渗入 工件表层工件表层,以改变钢表层的化以改变钢表层的化 学成分和组织的热处理工艺。学成分和组织的热处理工艺。二二)化学热处理的基本过程化学热处理的基本过程:2.吸收吸收:活性原子被活性原子被零件表面吸收和溶零件表面吸收和溶 解。解。3.扩散扩散:活性原子由零件表面向内部扩活性原子由零件表面向内部扩 散散,形成一定的扩散层形成一定的扩散层。1.分解分解:化学介质在高温下释放出待渗化学介质在高温下释放出待渗 的的活性原子活性原子。2CO CO2 +C三三)化学热处理进行的条件化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子渗入元素的原子必须是活性原子必须是活性原子,而而 且且具有较大的扩散能力

34、具有较大的扩散能力。2.零件本身具有零件本身具有吸收渗入原子的能力吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的即对渗入原子有一定的溶解度溶解度或能或能 与之化合与之化合,形成化合物形成化合物。四四)化学热处理的种类化学热处理的种类:渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮碳氮 共渗共渗;渗硼渗硼;渗铝渗铝;渗硫渗硫;渗硅渗硅;渗铬等。渗铬等。1)定义定义:向钢的向钢的表面渗入碳原子表面渗入碳原子的过程。的过程。2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧表硬里韧性能的零件。性能的零件。3)用钢用钢:低碳钢低碳钢和和低碳合金钢。低碳合金钢。4)方法方法:固体、气体、固体、气体、液体渗碳。液体渗碳。零件零件渗碳剂渗碳剂试棒

35、试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱低碳低碳M回回+FM回回+Cm+A残残低碳低碳合金钢合金钢F+PM回回+Fe3C+A残残低碳钢低碳钢心部组织心部组织表层组织表层组织钢种钢种9)常用的钢种常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。等。1)定义定义:向钢的向钢的表面渗入氮原子表面渗入氮原子的过程。的过程。2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧及抗蚀表硬里韧及抗蚀性能性能 的零件。的零件。3)用钢用钢:中碳合金钢。中碳合金钢。4)方法方法:气体气体渗氮。渗氮。5)工艺工艺:加热温度加热温度500600;保温时间保温时间0.30.5mm/2050h。6)热处理

36、特点热处理特点:渗氮前需调质处理渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。渗氮后不需热处理。7)渗氮处理后的组织渗氮处理后的组织 表层表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部心部:S回回。8)常用的钢种常用的钢种:35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA(氮化王牌钢氮化王牌钢)等。等。越王勾践剑越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器春秋晚期越国青铜兵器,出土于湖北江陵楚墓。出土于湖北江陵楚墓。长长55.7厘米，厘米，剑锷锋芒剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。犀利，锋能割断头发。处理后是否处理后是否需要热处理需要热处理处理时处理时间间(h)处理温度处理温度()名称名称需要需要39900950渗碳渗碳不需要不需要2050500600渗氮渗氮l P 62 第第 4.6.7.8.9.10.11.13.题题.