钢的表面热处理
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第八章钢的表面热处理知识要点:表面热处理的目的、分类;常用的表面热处理工艺(感应加热表面淬火和渗碳);了解表面热处理的典型零件。
一、表面热处理的目的1.提高零件的表面性能,具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。
→保证高精度2.使零件心部具有足够高的塑性和韧性。
→防止脆性断裂。
“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类:表面淬火和化学热处理。
(一)表面淬火1.工艺:将工件表面快速加热到奥氏体区,在热量尚未达到心部时立即迅速冷却,使表面得到一定深度的淬硬层,而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。
工艺特点:(1)不改变工件表面化学成分,只改变表面组织和性能;(2)表面与心部的成分一致,组织不同。
2.所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢,也有用工具钢、球墨铸铁等。
典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。
3.常用表面淬火方法主要有:感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。
(1)感应加热表面淬火原理:通以一定频率交变电流的感应线圈,产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流(涡流),利用工件的电阻而将工件加热;由于感应电流的集肤效应,使工件表层被快速加热至奥氏体化,随后立即快速冷却,在工件表面获得一定深度的淬硬层。
感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热,集肤效应→表层加热,快冷→淬硬层。
工件淬硬层的深度与频率有关:A. 0.2~2mm,高频感应加热(100—500KHz),适用于中小型齿轮、轴等零件;B.2~10mm,中频感应加热(0.5—10KHz),大中型齿轮、轴;C.〉10—15mm,工频感应加热(50Hz),用于大型轴、轧辊等零件。
特点:淬火质量好,表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高;生产频率高、便于自动化,但设备较贵,不适于单件和小批量生产。
应用:主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具,最常见的有:齿轮,如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮,蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。
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。
常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。
常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。
1. 退火退火是指将钢加热到一定温度,然后缓慢冷却。
退火工艺分为完全退火和等温退火两种。
完全退火是将钢材加热至超过临界温度,然后慢慢降温。
等温退火是将钢材加热至超过临界温度,然后在等温时间内,使钢材的温度均匀,从而使钢材的组织变得均匀,于是提高了钢材的韧性。
2. 正火正火是将钢加热到一定温度,然后快速冷却。
正火一般分为低温正火,中温正火和高温正火三种。
低温正火使钢材的硬度提高,但是韧性降低。
高温正火使钢材的韧性提高,但是硬度降低。
中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。
3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度,然后快速冷却。
淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。
油淬适用于要求较低的钢材,水淬适用于要求较高的钢材,气淬适用于要求最高的钢材。
淬火后钢材的硬度很高,但是韧性降低,此时需要回火来消除内部应力,提高钢材的韧性。
4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间,然后由于自然冷却所形成的工艺。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火提高了钢材的韧性,但是硬度降低。
高温回火提高了钢材的韧性,但是硬度降低。
5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺,用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
表面淬火和淬火不同的是,只在钢材表面进行加热和快速冷却。
这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大,但是对钢材硬度的提高不大。
总之,钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法,常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。
钢的化学热处理三个基本过程
钢的化学热处理包括三个基本过程:分解、吸收和扩散。
分解是指渗剂中生成能渗入钢表面的活性原子的化学反应,通常包括分解反应、置换反应和还原反应。
化学反应速度除取决于反应物的本性外,还与温度、压力、浓度、催化剂有关。
一般增加浓度和升高温度,能增加反应速度。
添加催化剂可以使反应速度剧增。
吸收是指一切固体都能或多或少地把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己的表面上来。
粗糙的表面比平滑的表面吸附作用强,晶界比晶内吸附作用强。
扩散是指活性原子从工件表层向内部的扩散,这是化学热处理过程中的重要环节。
扩散速度与温度和浓度梯度有关,通常温度越高,扩散越快。
以上三个过程是相互联系、相互影响的,必须同时进行,以保证化学热处理的顺利进行。
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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。