热处理加工工艺.doc

热处理加工工艺表面淬火•钢的表面淬火有些零件在工作时在承受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合表面层还不断地被磨损因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点因此在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。•感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层加热速度快热效率高。2.工件因不是整体加热变形小。3.工件加热时间短表面氧化脱碳量少。4.工件表面硬度高缺口敏感性小冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力节约材料消耗提高零件使用寿命。5.设备紧凑使用方便劳动条件好。6.便于机械化和自动化。7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。•感应加热的基本原理将工件放在感应器中当感应器中通过交变电流时在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场在工件中相应地产生了感应电动势在工件表面形成感应电流即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下电能转化为热能使工件表面温度达到淬火加热温度可实现表面淬火。•感应表面淬火后的性能1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件其表面硬度往往比普通淬火高2～3个单位（HRC）。2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小碳化物弥散度高以及硬度比较高表面的高的压应力等综合的结果。3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高缺口敏感性下降。对同样材料的工件硬化层深度在一定范围内随硬化层深度增加而疲劳强度增加但硬化层深度过深时表层是压应力因而硬化层深度增大疲劳强度反而下降并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适其中D。为工件的有效直径。◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度保持一定时间然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。•退火的目的1.降低钢的硬度提高塑性以利于切削加工及冷变形加工。2.细化晶粒消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷均匀钢的组织和成分改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。3.消除钢中的内应力以防止变形和开裂。•退火工艺的种类1.均匀化退火（扩散退火)均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性将其加热到高温长时间保持然后进行缓慢冷却以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。均匀化退火的加热温度一般为Ac3+（150～200℃）即1050～1150℃保温时间一般为10～15h以保证扩散充分进行大量消除或减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高时间长晶粒粗大为此扩散退火后再进行完全退火或正火使组织重新细化。2.完全退火完全退火又称为重结晶退火是将铁碳合金完全奥氏体化随之缓慢冷却获得接近平衡状态组织的退火工艺。完全退火主要用于亚共析钢一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于过共析钢因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上在缓慢冷却时渗碳体会沿奥氏体晶界析出呈网状分布导致材料脆性增大给最终热处理留下隐患。完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30～50℃）；合金钢为Ac3+（500～70℃）；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变完全退火的冷却必须是缓慢的随炉冷却到500℃左右出炉空冷。3.不完全退火不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度达到不完全奥氏体化随之缓慢冷却的退火工艺。不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等其目的是细化组织和降低硬度加热温度为Ac1+(40～60)℃保温后缓慢冷却。4.等温退火等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度保持适当时间后较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持使奥氏体转变为珠光体型组织然后在空气中冷却的退火工艺。等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢其目的是细化组织和降低硬度。亚共析钢加热温度为Ac3+(30～50)℃过共析钢加热温度为Ac3+(20～40)℃保