钢的表面淬火

表面淬火中的软带问题
特大轴承表面淬火的软带问题
利用高能束（激光束、电子束、等离子束）在被处理工件表面的能量转换加热工件，使其快速加热到Ac3或Acm相变温度以上，然后利用自身快速冷却，在材料表面获得硬化层。
第四节 高能束表面淬火技术
第七章 气相沉积技术
5.4.1 高能束表面改性
图4－3 钢的磁导率、电阻率与加热温度的关系
感应加热淬火技术的基本原理（3）
以齿轮加工为例锻打毛坯→正火处理(~220HB)→粗加工→调质处理（~250HB）→精加工（滚齿）→感应加热淬火→回火（~55HRC）→磨削
二、 感应加热表面淬火工艺流程
齿轮高频淬火
热效率高、加热时间短； 工件表面氧化、脱碳比较轻，变形小； 比普通热处理具有更优异的机械性能； 设备易于实现机械化自动生产，生产效率高； 零件棱边易过热，形状复杂的零件难以保证温度均匀； 设备投资较大。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
在工业上，激光被用作永远不会变钝的锯和钻头。最初人们使用激光来加工硬度很高的材料，如钻石，或非常柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。 低功率激光可以切割和焊接塑料；高功率激光可以切割和焊接金属。早期的工业激光器，必须要有非常庞大的体形，才能产生足够的能量，但新型固态激光器却非常小巧，给人印象深刻：如今一段细光纤或几分之一毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金属片。
硬化层的厚度可用金相法和硬度法测定。
表面淬火层的组织和硬度分布
硬度法测定硬化层的厚度
金相法测定硬化层的厚度
（1） 表面硬度：经高频加热淬火的工件其表面硬度比普通淬火高2～5个HRC。这是由于表面淬火晶粒细化和高的残余压应力。

表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心
部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏 体化后进行淬火以强化零件表面的热处理 方法。 火焰加热
热
感 应 加
表面淬火的作用 1
使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限。 感应加热速度快，时间短，
得到的奥氏体细小均匀，淬
火后可在表层获得极细马氏 体，硬度高。
表面淬火的作用
2
心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具 有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。 表面淬火表层加热速度快，表层被淬硬， 而心部保持未淬火时的状态，有良好的 塑性和韧性。
轴 的 感 应 加 热 表 面 淬 火
表面淬火后的性能
1、表面硬度：比普通淬火高2～5个百分点
2、耐磨性优
3、疲劳强度高
4、残余应力分布与钢种、零件尺寸、硬化层深度
表面淬火的作用
课程：工程材料基础 主讲人： 黄丽娟
教学目标
掌握表面淬火工艺及其作用。
表面热处理
表面热处理是不改变零件表面的化学成分，只通 过改变表面的组织状态而改变表面性能的热处理 方法。其主要目的是使零件表面获得高硬度和耐 磨性，而心部仍然保持足够的塑性和韧性。
1、表面淬火
2、化学热处理
什么是表面淬火
及加热冷却多种因素有关。
表面淬火工艺
1、表面淬火用材料 ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。
含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。
含碳量过高，心部韧性下降； ⑵ 铸铁 适用于： 承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。 提高其表面耐磨性。
机床导轨
表面淬火齿轮
表面淬火工艺
2、预备热处理
⑴工艺：对于结构钢为调质或正火。
前者性能高，用于要求高的重要件，后者用 于要求不高的普通件。 ⑵目的: ①为表面淬火作组织准备； ② 获得最终心部组织。

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。

“一位数字＋元素符号＋数字” 一位数字＋元素符号＋数字” 一位数字
含C量，千分之几 合金元素符号，百分之几 2、CrMn 1%,不标 不标。 含C≥1%,不标。 特例（ (合金元素含量低 两位数， 合金元素含量低， 表示） 特例（1）Cr06 (合金元素含量低，两位数，千分之几 表示） 量为0.7%~0.8%,不标) （2）W18Cr4V（含C量为0.7%~0.8%,不标) ） （ 量为0.7%~0.8%,不标 3.滚动轴承 3.滚动轴承 Cr很低，千分之几 表示，1.5% 很低， GCr15 很低
4.加工路线： 4.加工路线： 加工路线
渗碳 淬火 + 下料 锻造 正火 机加工 低温回火 精加工 成品 5.渗碳后的热处理方式 渗碳后的热处理方式： 5.渗碳后的热处理方式： 直接淬火：渗碳温度→ 预冷)A 温度(心部） 淬火→ A、直接淬火：渗碳温度→(预冷)Ar3温度(心部）→淬火→(160~180℃) 低温回火 优点：不需重新加热，减少热处理变形，省时； 优点：不需重新加热，减少热处理变形，省时； 缺点： 晶粒粗大 晶粒粗大， 残多 残多(T高 长 ，性能下降。 缺点：A晶粒粗大，A残多 高，t长)，性能下降。 应用： 应用：本质细晶粒钢 组织：表层： 组织：表层：M回＋Fe3CII＋A残 心部：淬透时M 心部：淬透时M回(低C) 未淬透 F＋S 一次淬火：渗碳工件缓冷(正火)→(升温)加热→ )→(升温 一次淬火：渗碳工件缓冷(正火)→(升温)加热→淬火 心部要求高时，温度（心部）＞Ac3，晶粒细化， 心部要求高时，温度（心部） 晶粒细化， 组织：心部： 低 ，表层： 组织：心部：M(低C)，表层：M回＋A残 表层要求高时， 表层要求高时，温度（表层） Ac1~Ac3， （表层） 组织： 组织： 表层M回＋Fe3C(粒)＋A残 ，心部：M回＋F