第1页：钢的表面热处理与化学热处理
钢的表面热处理与化学热处理：本页为图示内容，标明本节讲感应加热表面淬火与渗碳两类工艺。
第2页：表面热处理的概念
表面热处理的概念
- 钢的表面热处理
- 仅对钢的表面快速加热、冷却，把表层淬成马氏体，心部组织不变的热处理工艺称为表面热处理。
- 按照加热方式表面热处理方法有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和电接触加热表面淬火等方法。
第3页：感应加热表面淬火原理
感应加热表面淬火原理
- 一、感应加热表面淬火
- 1．原理
- 交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表面加热
- 电流透入工件表层的深度主要于电流频率有关，频率越高，透入层深度越小。式中δ---淬硬层深度（mm）；f---电流频率（HZ）
第4页：感应加热表面淬火装置
感应加热表面淬火装置：本页为图示内容，展示感应圈、工件与冷却水路的位置关系。
第5页：感应加热表面淬火（续）
感应加热表面淬火（续）：本页为图示内容，展示工件在感应圈中加热后随即喷液冷却的情形。
第6页：感应加热频率分类
感应加热频率分类
- 一、感应加热表面淬火
- 2．分类
- a.高频200-300KHz，淬硬深度0.5-2mm小工件
- b.中频2500-8000Hz淬硬深度2-5mm尺寸较大的工件
- c.工频50Hz淬硬深度10-15mm大型工件
第7页：感应淬火适用钢种
感应淬火适用钢种
- 一、感应加热表面淬火
- 3．钢种
- 中碳钢和中碳低合金钢；调质或正火使心部保持较高的综合机械性能，表层通过表面淬火+低温回火获得高硬度（HRC>50）、高耐磨性。
- 高碳钢主要用于受较小冲击或交变载荷的工具、量具。
第8页：感应加热表面淬火的特点
感应加热表面淬火的特点
- 一、感应加热表面淬火
- 4．特点
- a.加热速度快几秒——几十秒
- b.加热时实际晶粒度小，淬火得到极细马氏体，硬度↑，脆性↓
- c.残余压应力→提高接触疲劳强度（齿面点蚀）
- d.不易氧化、脱碳、变形小
- e.工艺易控制，设备成本高
第9页：感应淬火工艺路线
感应淬火工艺路线
- 一、感应加热表面淬火
- 5．工艺路线
- 锻造→退火或正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火→（粗磨→时效→精磨）
- 感应加热表面淬火后，可进行180~200℃低温回火，也可进行“自回火”。
第10页：感应加热热处理（一）
感应加热热处理（一）：本页为图示内容，展示感应圈沿齿面逐齿加热并淬火的布置方式。
第11页：感应加热热处理（二）
感应加热热处理（二）：本页为图示内容，显示零件表层淬硬层与未转变心部的分界。
第12页：感应加热热处理（三）
感应加热热处理（三）：本页为图示内容，展示高频电源与淬火机床的组成。
第13页：感应加热热处理（四）
感应加热热处理（四）：本页为图示内容，显示轴类与齿轮类零件淬硬层的分布位置。
第14页：火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火：本页为图示内容，展示火焰喷嘴沿零件表面移动加热并随后冷却。
第15页：化学热处理的概念
化学热处理的概念
- 钢的化学热处理
- 化学热处理：将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件的表面，改变其表面的化学成分和组织，从而达到改进表面性能、满足使用要求的热处理工艺。
- 常用方法：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝。
第16页：化学热处理的一般过程
化学热处理的一般过程
- 化学热处理的一般过程
- 三个基本过程：
- １）介质的分解：化学介质分解出活性原子；
- ２）表面吸收：活性原子被工件表面吸收，并渗入工件表层，超过溶解度时才能形成新的化合物；
- 3)原子扩散：渗入元素的原子在浓度梯度的作用下由表及里扩散，形成一定厚度的扩散层。
第17页：渗碳
渗碳
- 渗碳
- 渗碳：为了提高表层组织中的含碳量和获得一定的碳浓度梯度，使活性碳原子渗入工件表层的工艺。
第18页：渗碳的目的
渗碳的目的
- 1.渗碳的目的
- 提高表层组织中的含碳量；经淬火及低温回火，使工件表层具有高的硬度和耐磨性，硬度约为60～65HRC，而心部仍保持原来组织和性能。
- 应用：受严重磨损和较大冲击的零件，如变速箱齿轮、活塞销、套筒等。（低碳钢或低碳合金钢，如：15、20、20CrMnTi等）
第19页：气体渗碳方法
气体渗碳方法
- 2.常用渗碳方法
- 有固体渗碳，气体渗碳和液体渗碳三种，其中以气体渗碳应用最广泛。
- 气体渗碳：工件置于密封的加热炉内，通入渗碳剂（煤油、甲醇等），加热到900-950℃，使渗碳剂分解出活性碳原子渗入工件表层，改变表层的化学成分（含碳量）。出炉后经淬火及低温回火，获得高的表面硬度及良好的心部韧性，从而满足使用要求。
第20页：气体渗碳装置
气体渗碳装置：本页为图示内容，展示密封炉膛、渗碳剂滴注系统与工件装夹方式。
第21页：气体渗碳的特点
气体渗碳的特点
- 2.常用渗碳方法
- 气体渗碳的特点：
- 渗碳层容易控制、劳动条件好，产品质量好、生产效率高和劳动强度小，容易实现自动化和机械化。
第22页：渗碳温度与时间
渗碳温度与时间
- 3.渗碳工艺
- 渗碳温度：Ac3以上；900-950℃；（奥氏体溶碳能力大）
- 渗碳时间：决定于渗层厚度；
- 900℃渗碳，保温1h，渗层厚0.5mm；
- 保温4h，渗层厚1mm。
第23页：渗层厚度的确定
渗层厚度的确定
- 3.渗碳工艺
- 渗层厚：从表层到过渡层一半（50%P+50%F）的位置。
- 渗层厚度决定于工件尺寸、工作条件，一般为：0.5mm～2.5mm。
- 经验公式：
- 轴：（0.1～0.2）R；R为半径（mm）
- 齿轮：（0.2～0.3）m；m为模数（mm）
- 薄片工件：（0.2～0.3）t；t为厚度（mm）
第24页：渗碳后直接淬火
渗碳后直接淬火
- 4.渗碳后热处理
- （1）直接淬火（如图a、b）
- 奥氏体晶粒大，马氏体粗，残余A多，耐磨性低，变形大。
- 只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低、承载低的零件。
第25页：渗碳后一次淬火
渗碳后一次淬火
- 4.渗碳后热处理
- （2）一次淬火（如图c）
- 心部要求高AC3以上
- 表面要求高，AC1以上30-500C
第26页：渗碳后二次淬火
渗碳后二次淬火
- 4.渗碳后热处理
- （3）二次淬火
- 第一次，改变心部组织AC3以上30-500C
- 第二次，细化表面组织AC1以上30-500C
- 工艺复杂，用于表面高耐磨、心部高韧性的零件。
- 渗碳后，应进行150-2000C的低温回火。
第27页：渗碳后热处理工艺图
渗碳后热处理工艺图：本页为图示内容，对比直接淬火、一次淬火与二次淬火的加热位置。
第28页：渗碳淬回火后的组织
渗碳淬回火后的组织
- 5.渗碳淬、回火后的组织性能
- 组织：
- 表层：高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体；
- 心部：低碳回火马氏体（淬透）低碳回火马氏体+F+T（未淬透）
第29页：渗碳淬回火后的性能
渗碳淬回火后的性能
- 5.渗碳淬、回火后的组织性能
- 性能：
- 表面高硬度（58HRC—64HRC）、高耐磨；心部良好韧性，硬度较低（淬透时30HRC—45HRC；未淬透时137HB—183HB）；
- 疲劳强度提高；（表面存在压应力层）
第30页：渗碳件加工工艺路线
渗碳件加工工艺路线
- 6．加工工艺路线
- 锻造→正火→切削加工→渗碳→直接淬火（一次淬火，二次淬火）→低温回火→喷丸→磨削
- 零件图上标明：
- 渗层厚度、渗层及心部硬度；
- 重要件标明渗层组织；
- 不渗碳的部位标明；（镀铜、加工余量）
第31页：渗碳件零件图标注示例
渗碳件零件图标注示例：本页为图示内容，标出渗层厚度、表面与心部硬度及不渗碳部位。
第32页：渗碳齿轮零件图
渗碳齿轮零件图：本页为图示内容，配合前一页标注示例展示渗层厚度与硬度的标注位置。
第33页：汽车齿轮渗碳件
汽车齿轮渗碳件：本页为图示内容，展示变速箱齿轮渗碳淬火后的实物形态。
第34页：本节小结
本节小结
- 小结
- 高频表面淬火特点及其应用
- 渗碳热处理方法的特点及其应用
