化学热处理PPT课件下载(共40页)

《化学热处理PPT课件下载(共40页)》是由用户上传到老师板报网，本为文库资料，大小为1.28 MB，总共有40页，格式为ppt。授权方式为VIP用户下载，成为老师板报网VIP用户马上下载此课件。文件完整，下载后可编辑修改。

回顾上节内容概念：表面快速加热，心部不加热感应加热表面淬火火焰加热表面淬火方法目的：外硬内韧前面所讲热处理共同特点不改变钢件成分只改变内部组织第六讲钢的化学热处理不仅改变内部组织还要改变钢件成分第六讲化学热处理教学目标1.掌握化学热处理的概念，目的。2.熟悉常用方法、特点与应用。第六讲化学热处理一、化学热处理的基本过程一、化学热处理的基本过程二、钢的渗碳三、钢的渗氮四、钢的碳氮和氮碳共渗四、钢的碳氮和氮碳共渗一、化学热处理的基本过程一、化学热处理的基本过程定义：将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。　　活性原子从工件表层向内部的扩散形成渗层原理（过程）:渗剂分解出活性原子→工件表面对活性原子的吸收→目的:表层获得高硬度、高耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀等性能，而心部仍保持原有韧性。（外硬内韧）将钢件（渗碳钢）置于高碳介质中加热至900~950℃，保温足够时间，获得高碳表层后，淬火+低回的热处理工艺。二、钢的渗碳「C」从工件表层向内部的扩散形成渗碳层原理（过程）:渗碳剂分解出「C」→工件表面对「C」的吸收→(一)渗碳件的主要技术要求和渗碳用钢1.渗碳件的主要技术要求渗碳层表面碳的质量百分数一般控制在0.70～1.05％渗碳层深度是指零件经渗碳后，含碳量高于心部的表层厚度。齿轮渗碳层深度（mm）＝齿轮模数×（0.15～0.25）其它渗碳零件渗碳层深度按零件壁厚汁算。渗碳层深度(mm)＝零件壁厚×(0.1～0.2)（厚壁零件选择系数的下限，而薄壁零件选择上限值）2.渗碳用钢渗碳用钢的碳的质量分数一般在0.15～0.25%之间。一般要求的渗碳件，多用碳素钢制造，如15和20钢。对于工件截面较大、形状复杂，表面耐磨性、疲劳强度、心部力学性能要求高的零件，多用合金渗碳钢来制造，如20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo和18Cr2Ni4WA等。1.固体渗碳设备：固体渗碳箱常用的固体渗碳剂：硬木木炭及焦炭。常用的催渗剂：碳酸钡或碳酸钠Na2CO3→Na2O＋CO2BaCO3→BaO＋CO2CO2＋C→2CO（二）渗碳方法零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱固体渗碳法示意图2.气体渗碳常用渗碳设备：气体渗碳炉分为周期式炉和连续式炉。周期式炉有井式、卧式和滚筒炉等形式；连续式炉有振底式、输送带式、旋转罐式以及推杆式等炉型。按热源分为电加热炉和煤气加热炉。井式气体渗碳炉气体渗碳法示意图大型井式渗碳炉（三）渗碳后的热处理淬火＋低温回火1.淬火（1）预冷直接淬火（2）一次淬火（3）二次淬火Ar3（心部）渗碳温度Ac3（心部）Ac1时间温度/℃淬火回火a）预冷直接淬火b）一次淬火缓冷淬火回火c）二次淬火缓冷淬火淬火回火渗碳件常用的淬火方法（1）预冷直接淬火优点是减少加热和冷却次数，操作简化，生产率提高。可减少淬火变形及表面氧化脱碳。目前本质细晶粒钢（如20CrMnTi、20MnVB等）制作的工件大都采用此法。在淬透情况下，表层组织为回火马氏体＋部分二次渗碳体＋残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体。（2）一次淬火淬火温度的选择应兼顾表面和心部的要求。加热温度高于心部Ac3，改善心部性能；在Ac1以上，改善表面性能。该法也仅适用于本质细晶粒钢，如合金钢和不重要的碳钢，碳钢的淬火温度比合金钢可适当低一些。第一次淬火温度Ac3以上，改善心部性能；第二次在Ac1以上，改善表面性能。仅适用于本质粗晶粒钢和使用性能要求很高的工件。这种方法因加热次数多，工艺较复杂，工件易氧化、脱碳和变形，成本高等缺点，目前已很少采用。（3）二次淬火消除淬火应力，提高韧性，保持高硬度与耐磨性。2.低温回火（160～200℃）渗碳层的缓冷组织（由表面至心部）：过共析组织（P＋Fe3CⅡ）→共析组织（P）→亚共析组织（P＋F）→心部组织渗碳件渗碳后淬火及低温回火后的组织：表面：M回＋A\'；心部：低碳M回＋T＋F。（淬透）（四）渗碳后的组织渗碳后缓冷时渗碳层的显微组织P＋Fe3CⅡPP＋F心部20CrMnTi钢齿轮渗碳后淬火及低温回火后的显微组织节园：M回＋A’齿顶：M回＋A’心部：低碳M下料淬火→锻造正火机加工渗碳低温回火喷丸磨削→→→→→→→（五）渗碳件的加工工艺路线三、钢的渗氮（氮化）（一）气体氮化工艺工件表面渗入N原子，以提高钢铁件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐蚀性。设备：井式炉渗氮剂：氨气渗氮温度：500～580℃；渗层厚度主要由渗氮时间决定。2NH33H⇌2＋2[N]氮化速度慢，所需时间长，渗层也比较薄。井式气体氮化炉40Cr40Cr钢钢45钢N化层（白亮层）N化层（白亮层）钢渗氮后的显微组织钢渗氮后的显微组织（二）渗氮用钢及渗氮的特点1.渗氮用钢一般选用中碳合金钢。氮化用钢的常见代表钢种为38CrMoAlA，其特点是渗氮后可获得最高的硬度（1200HV），具有良好的淬透性。因此，普遍用来制造要求表面硬度高、耐磨性好、心部强度高的渗氮件。2.  渗氮的特点（1）氮化处理是工件加工工艺路线中最后一道工序。氮化零件工艺路线：下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→去应力退火→粗磨→渗氮→精磨或研磨（2）氮化温度低，变形很小。与渗碳、感应加热淬火相比，其变形很小。（3）渗氮后的工件，不需淬火便具有很高的表面硬度、耐磨性和红硬性。（4）氮化显著提高钢的疲劳强度。（5）氮化后的钢具有很高的耐腐蚀性。（三）离子氮化置于低真空度容器内的工件在辉光放电的作用下，带电氮离子轰击工件表面，使其温度升高，并渗入工件表层。设备：离子渗氮炉（深井式与钟罩式）渗氮剂：N2＋H2、氨气、氨分解气优点：渗层质量高，处理温度宽，工艺可控性强，工件变形小，易实现局部防渗，渗速快，生产周期短，热效高，无污染，处理后工件洁净，工作环境好。（一）中温气体碳氮共渗（820～860℃）渗剂：渗碳剂＋氨气将工件放在能产生碳、氮活性原子的介质中加热并保温，使工件表面同时吸收碳和氮原子并向内部扩散，然后按适当方式冷却的过程。四、钢的碳氮和氮碳共渗四、钢的碳氮和氮碳共渗设备：各种渗碳炉均适用于碳氮共渗，但在普通渗碳炉上须加一套供氨设备。因加热温度低，共渗后可直接淬火。可用较低的速度冷却，淬火变形和开裂的倾向小；渗速较快，可以缩短工艺周期；氮提高了回火稳定性，可在较高温度回火。共渗并淬火后组织:表面——含氮的高碳M（细针状）＋少量A\'＋碳氮化合物（颗粒状）心部——低碳M或低碳M＋屈氏体硬度、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性优于渗碳。工艺上与渗碳相比，具有不同的特性。应用：汽车和机床上的各种齿轮、蜗轮蜗杆和轴类零件。当共渗层的厚度≤0.75时，采用碳氮共渗既可获得高性能的零件，又可提高生产率和降低生产成本。渗剂：NH3、尿素（NH2）2CO或甲酰胺＋渗碳剂设备：气体渗碳炉共渗组织与渗氮层大致相同，但由于碳的作用，化合物层的成分有所变化（Fe2～3（N，C)+Fe4N)。（二）低温气体氮碳共渗（500～570℃）（软氮化）性能上，抗疲劳性优于渗碳和中温碳氮共渗，硬度低于氮化，渗层较薄，不适于重载件。应用：普遍用于模具、量具及耐磨零件处理。如3Cr2W8压铸模经软氮化处理其寿命提高软氮化处理其寿命提高33～5倍；高速钢刀具经软氮化处理后软氮化处理后寿命可提高20～200%。特点：氮化速度快，时间短，一般为l～4h，而气体氮化长达几十小时；软氮化所形成的表面白亮层一般脆性较小，不容易发生剥落；零件变形很小；适用的材料广，气体氮化适用于特殊的渗氮钢，而软氮化不受材料限制，其他热处理同学们自学重点小结概念：活性介质，改变表层成分、组织、性能，而心部性能不变渗碳氮化方法目的：外硬内韧、抗疲劳、耐腐蚀等作业第43页思考题与习题10.11.18.