《工程材料及成型技术》讲稿(5)

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马氏体的分解 残余奥氏体的转变 M →?－碳化物＋? AR → B或M 回火马氏体 300－400℃ 400℃以上 渗碳体聚集长大 铁素体回复和再结晶（＞500℃） 组织：针状铁素体＋粒状Fe3C 碳化物的形成 ? －碳化物→Fe3C ? → 针状F 组织：针状铁素体＋细粒状Fe3C ↓ ↓

回火索氏体（＞500℃） 回火托氏体（350－500℃）

2 ）性能变化 见 吕 P86. F .4 . 15.

图.4 . 12 40钢在不同回火温度的性能变化

随着回火温度升高，淬火钢的强度 、硬度下降，塑性升高，韧性呈升高趋势。 但中间出现两次下降（回火脆性） 第一类回火脆性

发生在300℃左右，是一种不可避免的脆性，亦称不可逆回火脆性。 第二类回火脆性

发生在570℃左右，但回火以后较快冷却可以避免。 吕 P87. F. 4 .16.

3）回火工艺 图 4 .13.淬火钢的韧性与回火温度的关系

回火名称 回火温度 回火后组织 性能特点及主要应用 低温回火 150－250℃ 回火马氏体 高硬度，高耐磨性。适用于工具、齿轮， 滚动轴承等。 中温回火 350－500℃ 回火托氏体 高的弹性极限，屈服极限和抗疲劳能力。 适用于弹性元件，部分模具。 高温回火 500－650℃ 回火索氏体 高的综合力学性能。适用于轴类，杆类 零件，以及齿轮的表面淬火前处理。 生产上将淬火加高温回火称为调质处理。

六、 钢的表面淬火

是将零件表层金属快速加热到奥氏体化温度，而心部没有相变，然后快速冷却，表层获

得马氏体，而心部仍保持原始组织，达到“外硬内韧”的工艺。 1． 感应加热淬火 1）基本原理

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见 李 P85 F. 5. 39— 5.40

图4.8 感应加热面淬火示意图 图4.9 45钢高频加热淬火层组织与性能

感应加热淬火层?（mm）与电流频率f（Hz）的关系：

?=（500－600）／f

2） 组织与性能

表层 淬火马氏体 高耐磨性

心部 原始组织 （回火索氏体或 F+P） 保持高韧性 整体性能 外硬内韧 3) 应用：齿轮和轴类零件 2. 火焰加热表面淬火

利用乙炔—氧等形成的高温火焰对零件表层快速加热随后立即喷水淬火冷却的工艺。

七 .钢的化学热处理

就是将工件臵于特定的化学介质或气氛中保温，使某些所需的元素扩散到工件表 层里去，以改变其化学成分的热处理工艺。 1． 化学热处理的基本过程 1）活性原子的产生

也就是化学介质的分解。只有由化学介质分解产生的活性原子才能渗入工件表层里。 如： 2CO → 2[ C ] ＋O2 2NH3 → 2[ N ]＋3H2

[ C ] 、[ N ] 是活性原子 吕 P87. F. 4 .16.

图. 4 .15 . 气体渗碳体示意图

2） 活性原子被吸收

就是活性原子渗入工件表层被工件吸收。 二. 活性原子向心部方向扩散

表层高溶度活性原子向内部扩散.形成渗层（固溶体或化合物）。

2．化学热处理的常用方法

1）渗碳 （Carburizing） ① 渗碳方法

把工件装入渗碳炉密闭通入渗碳剂（气体或液体有机物），加热至 900— 950℃保温，炉内发生化学反应，产生[ C ]，并被钢表面吸收形成渗层

成分：表面含碳量以 0.85— 1.05％为最佳。 厚度：主要取决于渗碳时间和温度。

组织：渗碳缓冷后得到：表层为珠光体 ＋ 渗碳体的过共析组织，

心部为珠光体 ＋ 铁素体

中间是过渡层 ② 渗碳后热处理

工件渗碳后，在空中预冷到 800— 860℃直接淬火，再进行 180— 200℃回火， 最终渗层组织：回火马氏体 ＋ 碳化物 ＋ AR ③ 应用：

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耐冲击和耐磨都要求很高的零件，如汽车变速齿轮，活塞销。 适合材料：低碳钢，低碳合金钢。 例：渗碳零件的工艺路线

锻造—正火—机加工—渗碳—淬火＋低温回火（＋喷丸）——精磨——…… 2. 氮化.（Nitriding）

气体氮化通入氨气加热分解出[ N ]渗入工件表层。 1）工艺：500 ——600℃加热，保温20——50小时。

2）特点：a. 渗层高硬度，耐磨，耐蚀，耐高温（工作温度可达

600——650℃）处理不变形。

b.渗层薄（仅0.3——0.5mm），不耐冲击，生产周期长

（最长达 80小时）。

3） 应用：精密机床、化工、食品机械的中碳合金钢（ 38CrMoAL,

35 CrMo)的轴、齿轮、阀门等。 氮化齿轮的加工路线：

锻造——完全退火——机加工——调质——精加工——氮化（最终热处理）——……

组织和性能： 表层 氮化物层 HRC 65——70 心部 回火索氏体 HRC 28——32

3.碳氮共渗 （ Nitrocarburizing）

根据温度不同可分为：高温 C—N共渗 （＞ 900℃，不常用）；

中温C—N共渗（ 800—900℃）；

低温C—N共渗（ 500—600℃，亦称软氮化）。

① 中温C—N共渗

工艺： 加热到 850—870℃，通过煤油分解[ C ]，氨气分解 [ N ]， 渗层 0.1 ～ 0.15mm／小时。

出炉可直接淬火，然后在 180—200℃回火。

b.渗层组织与性能 表层：回火马氏体 + C—N化合物，HRC 65—67

（渗层一般 0.4—0.6mm比渗碳薄） 心部：低碳马氏体，HRC 32—40

c.应用与工艺路线同渗碳。 ② 气体软氮化

利用尿素分解 [ C ] 和[ N ]

加热温度为 500—570℃，处理时间 1—3小时。

渗层为 0.01—0.02mm氮化物白层 + 0.1 ～0.4 mm扩散层。

应用：性能低于氮化，但生产周期短，常用于各种中、高碳钢零件，也可用于刀具、

模具等，以及铸铁件，如 气缸套等。

八．热处理新技术

1．形变热处理（Thermomechanical treatment, TMT）

是将材料（钢）塑性变形与热处理有机结合，同时发挥形变强化和相变强化综合作用的联合工艺总称，根据形变温度不同，常用的有高温和低温形变热处理。

见 李 P96. Fig 5.46.

图 4 . 16. 形变热处理工艺曲线

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2．超细化热处理

金属在加热（或冷却）相变，由于需要重新形核长大，一般都比原始组织晶粒细。超细化就

是把工件奥氏体化后淬火形成马氏体，又以较快速度加热 奥氏体化再淬火。如此反复加热冷却循环数次（一般 3—4 次）的工艺。

经过超细化的金属可非常显著提高力学性能。尤其可获得超塑性。 3．真空热处理

在环境压力低于正常大气压以下的减压空间中进行加热，保温（和冷却）的热处理工艺。 4． 离子氮化：

在真空炉内进行，工件接高压直流电源的负极，真空钟罩接正极。抽真空后充入氨气。氨

电离分解成 N、H …… 此处隐藏：2564字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……