热处理的分类及特点

　　预备热处理可以改善材料的加工工艺性能,为后续工序作好组织和性能的准备。最终热处理可以提高金属材料的使用性能,充分发挥其性能潜力。

　　1.单液淬火工件加热到淬火温度后,浸入一种淬火介质中,直到工件冷至室温为止此法优点是操作简便,缺点是易使工件产生较大内应力,发生变形,甚至开裂适用于形状简单的工件,对于碳钢工件,直径大于5mm的在水中冷却,直径小于5mm的可以在油中冷却,合金钢工件大都在油中冷却双液淬火加热后的工件先放在水中淬火,冷却至接近Ms点(300一200℃)时,从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却利用冷却速度不同的两种介质,先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650一550℃),至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷,以减小内应力和变形开裂倾向主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件

　　分级淬火工件加热到淬火温度,保温后,取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时问,待表里温度基本一致时,再取出置于空气中冷却1,减小了表里温差,降低了热应力

　　2,马氏体转变主要是在空气中进行,降低了组织应力,所以工件的变形与开裂倾向小

　　4,比双液淬火容易操作此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件,如各种刀具。对于淬透性较低的碳素钢工件,其直径或厚度应小于lomm

　　等温淬火工件加热到淬火温度后,浸入一种温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中,保温足够的时间,使其发生下贝氏体转变后在空气中冷却与其他淬火比

　　2,一般工件淬火后可以不经回火直接使用,所以也无回火脆性问题,对于要求性能较高的工件,仍需回火

　　1,由于变形很小,因而很适合于处理—‘些精密的结构零件,如冷冲模、轴承、精密齿轮等2,由于组织结构均匀,内应力很小,显微和超显微裂纹产生的可能性小,因而用于处理各种弹簧,可以大大提高其疲劳抗力

　　5,球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能,一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高

　　喷雾淬火工件加热到淬火温度后,将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却可通过调节水及空气的流量来任

　　意调节冷却速度,在高温区实现快冷,在低温区实现缓冷。可用喷嘴数量、水量实现工件均匀冷却对于大型复杂工件或重要轴类零件(如汽轮发电机的轴),可使其旋转以实现均匀性冷却

　　回火低温回火回火温度为l50一250℃回火后获得回火马氏体组织,但内应力消除不彻底,故应适当延长保温时间目的是降低内应力和脆性,而保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等

　　中温回火回火温度为350一450℃左右回火后获得屈氏体组织,在这一温度范围内回火,必须快冷,以避免第二类回火脆性目的在于保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度,故主要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求强度的零件,如刀杆等

　　高温回火回火温度为500一680℃,回火后获得索氏体组织。淬火十高温回火称为调质处理,可获得强度,、塑性、韧性都较好的综合力学性能,并可使某些具有二次硬化作用的高合金钢(如高速钢)二次硬化,其缺点是工艺较复杂,在提高塑性、韧性同时,强度、硬度有所降低广泛地应用于各种较为重要的结构零件,特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等。不但可作为这些重要零件的最终热处理,而且还常可作为某些精密零件如丝杠等的预先热处理,以减小最终热处理中的变形,并为获得较好的最终性能提供组织基础

　　时效处理高温时效加热略低于高温回火的温度,保温后缓冷到300℃以下出炉时效与回火有类似的作用,这种方法操作简便,效果也很好,但是耗费时间太长时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力,稳定工件尺寸

　　常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件,例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等

　　冷处理将淬火后的工件,在零度以下的低温介质中继续冷却到零下80℃待工件截面冷到温度均匀一致后,取出空冷可使残余奥氏体全部或大部分转变为马氏体。因此,不仅提高了工件硬度、抗拉强度,还可以稳定工件尺寸主要适用于合金钢制成的精密刀具、量具和精密零件,如量块、量规、饺刀、样板、高精度的丝杠、齿轮等。还可以使磁钢更好地保持磁性

　　层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度后,立即喷水冷却,使工件表层淬火,从而获得非常细小的针状马氏体组织

　　8,电流频率愈高,淬透层愈薄。例如高频淬火一般1—2mm,中频淬火一般3—5mm,工频淬火能到,l0—l5mm

　　缺点,处理复杂零件比渗碳困难碳合金结构钢,也可用高碳工具钢和低合金工具钢,以及铸铁一般零件淬透层深度为半径的l,10左右时,可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。对于小直径(10一20mm)的零件,建议用较深的淬透层深度,即可达半径的l(5)对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度,即小于半径l,10以下

　　火焰表面淬火用乙炔一氧或煤气一氧的混合气体燃烧的火焰,喷射到零件表面上,快速加热,当达到淬火温度后,立即喷水或用乳化液进行冷却淬透层深度一般为2—6mm,过深往往引起零件表面严重过热,易产生淬火裂纹。表面硬度钢可达65HRC,灰铸铁为40一48HRC,合金铸铁为43—52HRC。这种方法简便,无需特殊设备,但易过热,淬火效果不稳定,因而限制了它的应用适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件,加大型轴类、大模数齿轮等

　　常用钢材为中碳钢,如35、45钢及中碳合金钢(合金元素(3)),如40Cr、65Mn等,还可用于灰铸铁件、合金铸铁件。含碳量过低,淬火后硬度低,而碳和合金元素含量过高,则易碎裂,因此,以含碳量(质量分数)在0.35,一0.5,之间的碳素钢最适宜

　　电接触加热表面淬火 采用两电极(铜滚轮或碳棒)向工件表面通低电压大电流,在电极与工件表面接触处产生接触电阻,产生的热使工件表面温度达到临界点以上, 电极移去后冷却淬火 1 ,设备简单,操作方便

　　4,工件淬硬层金相组织,硬度不均匀 适用于机床铸铁导轨表面淬火与维修, 气缸套、 曲轴、工具等也可应用

　　脉冲淬火 用脉冲能量加热可使工件表面以极快速度(1, 1000s)加热到临界点以上,然后冷却淬火 1.由于加热冷却迅速,工件组织极细, 晶粒极小

　　4.工件无淬火变形,无氧化膜 适于导热率高的钢种,高合金钢难于进行这种淬火。用于小型零件、金属团削工具、照像机、钟表等机器易磨损件

　　渗入元素 工艺方法 常用材料 渗层组织 渗层深度/mm 表面硬度 作用与特点 应用举例

　　C 渗碳 低碳钢、低碳合金钢、热作模具钢 淬火后为碳化物十马氏体十残余奥氏体 0. 3,

　　1.6 57,63HRC 渗碳淬火后可提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度、能承受重载荷。处理温度较高,工件变形较大 齿轮、轴、活塞销、链条、万向联轴器

　　N 渗氮,氮化, 含铝低合金钢, 中碳含铬低合金钢,含5,Cr的热作模具钢,铁素体、马氏体、奥氏体不锈钢,沉淀硬化不锈钢 合金氮化物十含氮固溶体 0. 1,0. 6 700,900HV 提高表面硬度、耐磨性、抗咬合性、疲劳强度、抗蚀性(不锈钢例外)以及抗回火软化能力。硬度、耐磨性比渗碳者高。渗氮温度低,工件变形小。处理时间长,渗层脆性大 镗杆、轴、量具、模具、齿轮

　　C、 N 碳氮共渗 低中碳钢, 低中碳合金钢 淬火后为碳氮化合物十含氮马氏体十残余奥氏体 0.25,0.6 58,63HRC 提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度。共渗温度比渗碳低,工件变形小,厚层共渗较难 齿轮、轴、链条

　　低温碳氮共渗,软氮化, 碳钢、合金钢, 高速钢、铸铁、不锈钢 碳氮化合物十含氮固溶体 0.007,0.020

　　0. 3,0. 5 50,68HRC 提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度。温度低、工件变形小。硬度较一般渗氮低 齿轮、轴、工模具、液压件

　　S 渗硫 碳钢、合金钢、高速钢 硫化铁 0.006,0.08 70HV 渗层具有良好的减摩性, 可提高零件的抗咬合能力。可在200℃以下低温进行 工模具、齿轮、缸套、滑动轴承等

　　S、N 硫氮共渗 碳钢、合金钢、高速钢 硫化物、氮化物 硫化物,0.01氮化物

　　0.01,0.03 300,1200 HV 提高抗咬合能力、耐磨性及疲劳强度。提高高速钢刀具的红硬性和切削能力。渗层抗蚀性差 工模具、缸套

　　S、 C、N 硫碳氮共渗 碳钢、合金钢、高速钢 硫化物、碳氮化合物 硫化物,0.01碳氮化合物

　　0.01,0.03 600,1200HV 作用同上。在溶盐介质中一般含有剧毒的氰盐 工模具、缸套B 渗硼 中高碳钢、 中高碳合金钢 硼化物 0. 1,0. 3 1200,1800HV 渗层硬度高,抗磨料磨损能力强,减摩性好,红硬性高,抗蚀性有改善。脆性大,盐浴渗硼时,熔盐流动性差, 易分层,渗后的工件难清洗 冷作模具、 阀门

　　零件的尖角、棱角部分是淬火应力最集中的地方,往往成为淬火裂纹的起点,应予倒钝

　　为了避免锐边尖角熔化或过热,在槽或孔的边上应有2—3mm的倒角(与轴线平行的键槽边可不倒角),直径过渡应为圆角

　　二平面交角处应有较大的圆角或倒角,并有5—8mm不能淬硬2 避免断面突变

　　避免危险尺寸或太薄的边缘。 当零件要求必须是薄边时,应在热处理后成形 (加工去多余部分)

　　全部淬火时, 4孔φ11边缘易开裂,若局部淬火能满足要求,就不必全部淬火

　　改进前, 用45钢水淬, 6×φ10孔处易开裂,整个工件易发生弯曲变形,且不易校直, 改用40Cr钢油淬,减少了开裂倾向

　　螺纹在淬火前已车好,则在淬火时用石棉泥、铁丝包扎防护,或用耐火泥调水玻璃防护

　　渗碳件螺纹部位采用留加工余量的方法,或螺纹先车出,采用直接防护方法(镀钢、涂膏剂等)

　　渗氮件螺纹部位采用留加工余量方法,或螺纹先车出,采用直接涂料或电镀防护防止热处理零件变形的基本要求

　　一端有凸缘的簿壁套类零件镕氮后变形成喇叭口,在另一端增加凸缘后,变形大大减小

　　几何形状力求对称,使变形减小或变形有规律,如图例T611A机床渗氮摩擦片、坐标握床精密刻线尺退火

　　将淬火时冷却快的部位涂上涂料(耐火泥或石棉与水玻璃的混合物), 以降低冷却速度,使冷却均匀

　　改变淬火时入水方式,使断面各部分冷却速度接近, 以减少变形2 细长铀类、长板类零件应避免采用水淬

　　长板类零件水淬会产生翘曲变形,采用油淬,可减小变形3 选好适当的材料和热处理方法

　　摩擦片用15钢,渗碳淬火时须有专用淬火夹具和回火夹具,合格率较低, 改用65Mn钢油淬,夹紧回火即可

　　改进前, 由于考虑销孔配作,选用20Cr钢渗碳,渗碳后去掉A、 B面碳层,然后淬火,工艺复杂, 改用高额淬火较为简单

　　此件两部分工作条件不相同,设计成组合结构,不同部位用不同材料, 既提高工艺性,又节约高合金钢材料

　　改进前,有配作孔的一面去掉渗碳层,形成碳层不对称,淬火后必然翘曲, 改为两件一起下料,渗碳后开切口,淬火后再切成单件

　　Kaiyun在哪些方面拥有竞争优势？

　　使渗氮前获得均匀理想的金相组织,并消除切削加工应力, 以保证渗氮件变形微小

　　全部加工后淬火则内螺纹会产生变形,最好在槽口局部淬火后再车内螺纹5 增加零件刚性

　　避免盲孔和死角 盲孔和死角使淬火时的气泡无法超出,造成硬度不均,应设计工艺排气孔

　　两个高频淬火部位不应相距太近, 以免互相影响 齿部和端面均要求淬火时,端面与齿部距离应不小于5 mm

　　二联或二联以上的齿轮,若齿部均需高频淬火,则齿部两端面间的距离应不小于8mm

　　选择适当的材料和热处理方法 改进前,弧齿锥齿轮凹凸齿面硬度不一致,特别是模数较大时,硬度差亦较大,应采用渗碳或渗氮,用离子渗氮更好

　　齿条避免采用高频淬火 平齿条高频淬火只能淬到齿顶,如果加热过久,会使齿顶熔化,而齿根淬不上火,应采用渗碳或渗氮

　　圆断面的齿条, 当齿顶平面到圆柱表面的距离小于 10mm时,可采用高频淬火