鋼的表面熱處理工藝
工藝的核心:使零件具有「表硬裡韌」的力學性能。
一.表面淬火( Surface Hardening )
表面淬火是一種不改變鋼表層化學成分,但改變表層組織的局部熱處理工藝。通過快速加熱使鋼的表
層奧氏體化,然後急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持不變。
表面淬火用鋼:選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。
表面淬火加工的方法:感應加熱( 高、中、工頻 )、火焰加熱、電接觸加熱法等。
1.感應加熱表面淬火
1)感應加熱的基本原理:
2)工藝要求:
* 表面淬火前,必須對零件進行正火或調質處理,以保證零件有良好的基體。
* 表面淬火後,必須對零件進行低溫回火處理,以降低淬火應力和脆性。
3)生產特點: 淬火件的質量好; 工件變形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易控制;生產率高。設備投資大,不適於複雜形狀零件和小批量生產。
2.火焰加熱表面淬火
1)火焰加熱表面淬火的基本方法
2)火焰加熱表面淬火的特點:
*設備簡單, 操作方便, 成本低。
*淬火質量不穩定。
*適於單件、小批量及大型零件的生產。
化學熱處理( Chemical Heat Treatment )
化學熱處理是將零件置於一定的化學介質中 , 通過加熱、保溫,使介質中一種或幾種元素原子滲入工件表層,以改變鋼表層的化學成分和組織的熱處理工藝。
化學熱處理的基本過程:
1.分解: 化學介質在高溫下釋放出待滲的活性原子。2CO— CO2 +〔C〕
2.吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。
3.擴散: 活性原子由零件表面向內部擴散, 形成一定的擴散層。
化學熱處理進行的條件:
1. 滲入元素的原子必須是活性原子, 而且具有較大的擴散能力。
2. 零件本身具有吸收滲入原子的能力,即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合, 形成化合物。
化學熱處理的種類:
滲碳; 滲氮; 碳氮共滲; 滲硼; 滲鋁; 滲硫; 滲矽; 滲鉻等。
鋼的滲碳
滲碳後的熱處理工藝
熱處理後的組織
常用的鋼種: 15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。
鋼的滲氮 ( Nitridation of steel )
1)定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。
2)目的:獲得具有表硬裡韌及抗蝕性能的零件。
3)用鋼:中碳合金鋼。
4)方法:氣體滲氮。
5)工藝:加熱溫度500～600℃;保溫時間0.3～0.5mm/20～50h。
6)熱處理特點: 滲氮前需調質處理;滲氮後不需熱處理。
7)滲氮處理後的組織 表層 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部 : S回。
8)常用的鋼種 : 35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA ( 氮化王牌鋼 ) 等。
滲碳與滲氮的工藝特點
3.鋼的碳氮共滲---氰化處理
1)定義:向鋼的表面同時滲入碳和氮原子的過程。
2)目的:獲得具有表硬裡韌性能的零件
3)方法:
4)工藝:
鋼鐵的氧化和磷化
1）鋼鐵的氧化
鋼鐵的氧化處理又稱發藍、發黑，指將鋼鐵件放入苛性鈉、亞硝酸鈉的溶液中處理，使其表面生成一層氧化膜，膜層一般呈藍黑色或深黑色。含矽量較高的呈灰褐色和黑褐色。為提高氧化膜的耐蝕性，可在發藍後浸油或經磷酸鹽或重鉻酸鹽處理。
2）鋼鐵的磷化
鋼鐵的磷化是指鋼鐵在某些酸性磷酸鹽為主的溶液中處理，使其表面沉積形成一層不溶於水的磷酸鹽轉化膜的過程。磷化層呈灰色和暗灰色的結晶狀態，厚度為1~50微米。耐蝕能力為發藍的2~10倍。