表面工程学表面淬火85页PPT

例一：有一个φ20×700mm的轴，材料为45
钢，要求表面具有较高的耐磨性（50～ 55HRC），沿轴方向尺寸变形不能超过1mm， 采用淬火能否达到要求？不能怎么办？
例二：有一45钢制的φ200mm齿轮，要求表
面硬度为48～55HRC，齿轮承受较大载荷且 具有较好接触疲劳性能。如何处理？采用 整体淬火，整个齿部都会淬硬，使用过程 中易发生脆断，怎么办？
1、感应加热表面淬火(Induction hardening) 2、火焰加热淬火(Flame / Torch hardening) 3、电接触表面加热淬火(Contact hardening) 4、激光表面加热淬火(Laser hardening) 5、电子束表面加热淬火等(Electron-beam hardening )
●残余应力与沿硬化层深度的硬度分布有关。 过渡区硬度降落愈陡，表面压应力虽较大， 但紧靠过渡区的张应力峰值也最大；过渡区 硬度降得愈平缓，过渡区愈宽，张应力峰值 内移且减少，表面的残余压应力也减少。
●残余应力的分布和钢中的含碳量有关。含碳 量愈高，残余压应力愈大
§4-3：表面淬火方法
一、感应加热表面淬火 工件在交变磁场作用下产生了较高的感
应电势并在表面形成涡流，利用感应电流 在零件表面产生的热效应而使零件加热称 为感应加热；将感应加热后的零件快速冷 却的淬火工艺称为感应加热淬火。
根据设备输出频率高低，感应加热的种类如下表所示：
加热方法
工频 中频 高频、超音频 超高频脉冲
频率（KHz）
50 <10 20～1000 27120
功率密度 （102W×cm-2）
● 极限硬度（HV）HL（即规定硬度）是零部件所要
求最小表面硬度的函数： （HV）HL ＝0.8 （HV）HS

爆
吸热式气氛渗碳
将碳氢化合物气体与空气按一定比例混 合后，在催化剂和加热条件下进行吸热 反应，得到碳势较低的渗碳气氛。
富化气多采用丙烷。可以通过调节富化 气流量实现炉气碳势的调节
（一般）用于连续作业炉，常用即可 连续式渗碳炉分为加热、渗碳、扩散、
冷却四个区，可以对碳势和温度进行分 区控制
气体渗碳的优点： 生产率高，劳动条件 好，渗碳过程容易控 制，容易实现机械化、 自动化，适用于大批 量生产。
>750 ℃开始甲醇，>900 ℃煤油。到温后延 续30－60分钟 渗碳阶段：正压150～200Pa，用富碳渗剂滴 量控制碳势。两段法渗层碳浓度梯度小，结合 好，渗速较快 降温阶段：降温至出炉温度
滴注式气体渗碳
操作要点
表面清洁； 同一炉零件材料、技术要求相同； 炉内正压，废气点燃； 零件之间气氛流通； 经常校对碳势； 严禁在750℃以下向炉内滴入有机液体，防
因此必须在满足以下条件才能实现 （1）扩散原子能固溶； （2）具有驱动力：如浓度梯度，温度梯度。 （3）温度足够高； （4）时间足够长；
加速化学热处理的措施
提高活性物质的浓度 提高温度 活化金属表面，如净化活化表面 提高活性粒子的活性，如电场加速 改变基体材料 复合渗等
扩散定律
扩散方程的一个解
纯铁渗碳时，在含碳量不变的气氛中，C
浓度分布的试验结果与计算结果符合很
好
表 面 扩 散 元 素 浓 度 C s且 恒 定
扩 散 物 体 中 扩 散 元 素 浓 度 C0
一
扩散方向
维
C
半
CCS(CSC0)erf2xDt C s
无
限
不同时刻
长
扩散元素
问

表面淬火的原理
钢的相变点
钢的相变点：钢在加热过程中，从固态转变为液态的温度点
相变点温度：钢的相变点温度通常在1300-1500摄氏度之间
相变点影响：相变点温度对钢的淬火效果有重要影响
淬火原理：钢的表面淬火是通过快速冷却，使钢的表面达到相变点温度，形成马氏 体组织，提高钢的硬度和耐磨性。
钢的加热过程
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钢的相变主要包括奥氏体相变、马氏体相变和贝氏体相变
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马氏体相变是指钢在冷却过程中，其内部组织结构由奥氏体 转变为马氏体的过程
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钢的相变是表面淬火的基础，通过控制钢的相变过程，可以 实现钢的表面淬火，提高钢的硬度和耐磨性。
表面淬火的工艺 方法
火焰加热法
原理：利用火焰的高温对 钢的表面进行加热
加热温度：根据钢的种类和淬 火要求，选择合适的加热温度
加热时间：根据钢的种类和淬 火要求，选择合适应加热、电阻加热等
加热过程中的温度控制：确保 钢的温度均匀，避免局部过热 或过冷
钢的冷却过程
加热：将钢加热到 一定温度，使钢内 部达到奥氏体状态
冷却：将钢迅速冷 却到临界温度以下， 使钢内部形成马氏 体组织
回火：将钢加热到 一定温度，使马氏 体组织转变为回火 马氏体组织
冷却：将钢冷却到 室温，使回火马氏 体组织保持稳定
钢的相变
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钢的相变是指钢在加热或冷却过程中，其内部组织结构发生 变化的现象
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奥氏体相变是指钢在加热过程中，其内部组织结构由铁素体 转变为奥氏体的过程
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贝氏体相变是指钢在冷却过程中，其内部组织结构由奥氏体 转变为贝氏体的过程
离子注入技术： 通过离子注入 改变材料表面 成分和结构， 实现表面淬火

40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢你的既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
表面处理第四、五讲表面淬火及表面 形变强化共82页文档
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯