钢的表面热处理工艺
工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。
一.表面淬火(SurfaceHardening)
表面淬火是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。通过快速加热使钢的表
层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。
表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。
表面淬火加工的方法:感应加热(高、中、工频)、火焰加热、电接触加热法等。
1.感应加热表面淬火
1)感应加热的基本原理:
2)工艺要求:
*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。
*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。
3)生产特点:淬火件的质量好;工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。
2.火焰加热表面淬火
1)火焰加热表面淬火的基本方法
2)火焰加热表面淬火的特点:
*设备简单,操作方便,成本低。
*淬火质量不稳定。
*适于单件、小批量及大型零件的生产。
化学热处理(ChemicalHeatTreatment)
化学热处理是将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。
化学热处理的基本过程:
1.分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。2CO—CO2+〔C〕
2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。
3.扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩散层。
化学热处理进行的条件:
1.渗入元素的原子必须是活性原子,而且具有较大的扩散能力。
2.零件本身具有吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合,形成化合物。
化学热处理的种类:
渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。
钢的渗碳
渗碳后的热处理工艺
热处理后的组织
常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。
钢的渗氮(Nitridationofsteel)
1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。
2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。
3)用钢:中碳合金钢。
4)方法:气体渗氮。
5)工艺:加热温度～℃;保温时间0.3～0.5mm/20～50h。
6)热处理特点:渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。
7)渗氮处理后的组织表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部:S回。
8)常用的钢种:35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌钢)等。
渗碳与渗氮的工艺特点
3.钢的碳氮共渗---氰化处理
1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。
2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件
3)方法:
4)工艺:
钢铁的氧化和磷化
1）钢铁的氧化
钢铁的氧化处理又称发蓝、发黑，指将钢铁件放入苛性钠、亚硝酸钠的溶液中处理，使其表面生成一层氧化膜，膜层一般呈蓝黑色或深黑色。含硅量较高的呈灰褐色和黑褐色。为提高氧化膜的耐蚀性，可在发蓝后浸油或经磷酸盐或重铬酸盐处理。
2）钢铁的磷化
钢铁的磷化是指钢铁在某些酸性磷酸盐为主的溶液中处理，使其表面沉积形成一层不溶于水的磷酸盐转化膜的过程。磷化层呈灰色和暗灰色的结晶状态，厚度为1~50微米。耐蚀能力为发蓝的2~10倍。
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