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官方公共微信31热处理工艺及设备讲义-第5页
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31热处理工艺及设备讲义-5
2、中温回火（350-500℃）：；a、组织：回火屈氏体，淬火应力基本消除；；b、性能：具有高的弹性极限、较好的塑性和韧性；；c、冷却方式：空冷；；d、应用：弹簧钢件和热锻模具淬火件等；3、高温回火（500-650℃）：（又称“调质”；a、组织：回火索氏体；；b、性能：具有良好的综合机械性能；；c、冷却方式：水冷或油冷；；d、应用：中碳结构钢制作的曲轴、连杆
2、中温回火（350-500℃）：a、组织：回火屈氏体，淬火应力基本消除；b、性能：具有高的弹性极限、较好的塑性和韧性；c、冷却方式：空冷；d、应用：弹簧钢件和热锻模具淬火件等3、高温回火（500-650℃）：（又称“调质”）a、组织：回火索氏体；b、性能：具有良好的综合机械性能；c、冷却方式：水冷或油冷；d、应用：中碳结构钢制作的曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车拖拉机半轴、机床主轴、齿轮等重要的机器零件。4、多次回火由于残余奥氏体和内应力不能很好消除，因此需要进行多次回火；有高速钢、高合金钢，特别是具有回火硬化的钢。四、回火工艺制定1、回火温度选择a、采用强烈淬火介质时，取上限，分级或等温淬火时，取下限；b、采用冷油淬火时，取下限；c、装箱工件，取上限，不装箱工件取下限；d、箱式回火取上限，盐浴炉回火取下限；2、回火时间选择空气炉中按2-5min/mm选取，最短不低于30-40min；液体介质中，时间可缩短50-60%的时间。3、回火注意事项：a、淬火后工件不能放到第二天才回火；（自然时效的因素）b、250-400℃（特别是300℃）是第一类回火脆性区，要尽量避免在此温度区回火；具有第二类回火脆性的钢材450-650℃高温回火后应快冷，可消除回火脆性。五、时效钢淬火冷却到室温后，残余奥氏体会发生转变而使体积膨胀，同时钢中马氏体会发生分解而体积收缩，从而引起钢的变形。对于尺寸稳定性要求高的精密工件，需要进行时效处理。 （其它金属或合金，其热处理工艺也包括四把火，只是淬火一般称为固溶，回火称为人工时效） 作业：1、 何谓钢的淬透性？淬硬性？说明影响淬透性、淬硬性和淬透层深度的因素。2、 试述淬火的目的、淬火方法、并比较各种淬火方法的优缺点。 第九讲：感应加热淬火 期中课堂随考：（一个学时）一、名词解释（共30分，每个5分）热处理
珠光体转变
马氏体转变
淬透性二、简答题（共70分）1、加热温度确定的一般原则？（10分）2、试述淬火的目的、淬火方法、并比较各种淬火方法的优缺点。（20分）3、何谓钢的淬透性？淬硬性？说明影响淬透性、淬硬性和淬透层深度的因素。（20分）4、Φ30×78 mm的40Cr钢锻件要进行完全退火处理，则其完全退火工艺参数分别是多少？并画出完全退火工艺曲线。（20分） 4 表面淬火表面热处理：表面强化处理（不改变工件表面化学成分）、化学热处理（改变工件表面化学成分）。 表面淬火：将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而芯部仍然保持淬火前组织（调质或正火组织）的热处理方法。优点：工艺简单、变形小、生产率高等。缺点：设备费用昂贵、不适用于单件生产。分类：按供给表面能量形式的不同而分：感应加热淬火、火焰加热淬火、电接触加热淬火、电解液加热淬火、激光加热淬火、电子束加热淬火、等等。表面淬火用材料：一般为0.35%-0.50%C的中碳钢，如45#、40Cr钢等4-1 感应加热表面淬火（高频淬火）利用电磁感应原理进行加热按设备产生频率不同可分为高频（100-1000kHz）：常用200-300kHz，可获硬化层深度0.5-2mm，主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火，电源设备为电子管式高频发生器；中频（1-10kHz）：常用2.5-8kHz，可获3-6mm深硬化层，主要用于要求淬硬层较深的零件，如曲轴、凸轮轴、大中模数齿轮，较大尺寸轴及钢轨等，电源设备为中频发电机或可控硅中频发生器；工频（50Hz）：硬化层深度10-15mm以上，适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大工件，如轧辊等，不需要变频设备。一、优点：（1）内热源直接加热、加热速度快、热效率高、节能显著；（2）只加热工件表面，变形小；（3）加热时间短、氧化脱碳少‘（4）表面硬度高，缺口敏感性小，疲劳强度、耐磨性有较大提高；（5）可用优质碳素结构钢代替合金结构钢；（6）不仅应用于工件表面和内孔，还可以应用于工件穿透加热与化学热处理；（7）设备紧凑、使用简便、劳动条件好；（8）易于在加工生产线中，对加热过程进行精确控制，产品质量稳定。二、感应加热原理（画图9-48）将工件置于铜管制成的感应圈中，向感应圈通以一定频率的交变电流，其周围即产生与电流变化频率相同的交变磁场，则工件内产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流，感应电流沿工件表面自成回路，将电能转化成热能，使工件加热。这些自成回路的感应电流称为涡流，在被加热工件中的分布由表及里呈指数规律衰减，主要集中在工件表层，内部几乎没有，此现象称为集肤效应。感应加热淬火：利用感应电流的集肤效应，迅速加热工件表面层至淬火温度，立即喷液或浸液冷却使工件表面淬火。通入感应圈的电流频率越高，感应涡流的集肤效应越强烈，故电流透入深度越薄，淬硬层深度也越薄。 δ=（500-600）/ f1/2三、对相变的影响（加热时间仅几秒或十几秒就达到淬火温度，对相变有一定影响）1、对加热相变影响a、奥氏体形成――提高加热速度，使相变点Ac1、Ac3、Acm都升高；（因短时间内到达理论相变点温度后，其内部由于扩散不及时，不能有效进行奥氏体形核，则迫使相变点升高温度，才能获取更大的能量形核长大。）b、奥氏体均匀化――提高加热速度，奥氏体相变温度Ac1升高，导致奥氏体内浓度差增大，奥氏体不易均匀；c、奥氏体晶粒大小――提高加热速度，奥氏体晶粒变细；（类似于提高冷却速度，凝固组织越细小）2、对冷却相变影响加热速度快，奥氏体成分不均匀、存在未溶碳化物与高碳偏聚区（相当于熔体内有异质点和成分过冷，则很容易形核），则很不稳定，c曲线左移，很容易发生相变；高碳区的奥氏体容易转变成高碳针片状马氏体，低碳区的奥氏体容易形成低碳板条状马氏体。3、对回火相变影响由于马氏体成分不均匀性较大，容易发生转变，因此回火温度不宜偏高，要偏低。 第十讲：表面感应淬火 提问：a、表面热处理分为哪几类？激光加热淬火属于哪类？b、现有一个小模数的齿轮，需要进行1mm深的表面强化热处理，应采用什么热处理手段？四、高频淬火后的组织与性能1、组织（画图4-7）分为三个区：第Ⅰ区（完全淬火层）：温度高于Ac3，全部马氏体组织；第Ⅱ区（过渡层）：温度在Ac3～Ac,1之间，马氏体+未溶铁素体；第Ⅲ区：温度在Ac,1以下，珠光体（或珠光体+铁素体）。（如果加热层较深，在硬化层中还可出现：马氏体+贝氏体、或马氏体+贝氏体+屈氏体+少量铁素体）2、硬化层的测量硬度法、断口法、金相法、腐蚀法3、性能（1）硬度：比普通淬火后硬度高2-3个HRC；（2）耐磨性：比普通淬火件的耐磨性高，但比渗碳淬火件要低；（3）疲劳强度：显著提高工件的疲劳强度。五、工艺1、频率的选择根据工件的尺寸和硬化层厚度要求，选择电流频率。频率越高，透入深度越浅；反之越深。硬化层厚度应小于透入层厚度，最好为透入层厚度的一半。2、单位表面功率（比功率ΔP）（可通过查表获得）比功率大小决定了加热速度的快慢与加热温度的高低；工件加热所需功率为：P1=ΔP?Fc
Fc为工件淬火加热面积3、加热温度与加热速度加热速度提高，则加热温度也要相应提高4、加热时间一般利用图表来确定；5、移动速度工件的移动速度与一次淬火的加热时间相当；加热功率确定时，移动速度越慢，淬火温度越高，硬化层越厚；6、淬火冷却介质一般为水，也可用乳化液；冷却方式为水喷，压力为0.1-0.3Mpa（不能太高，否则会淬裂），水温为15-30℃（超过30℃不易淬硬）； 冷却时间为1-2倍的高频淬火加热时间；连续淬火时，一般在加热结束后2-10s内停止冷却。7、高频淬火质量评定（1）金相组织与硬度金相组织分10级：1-2级为过热粗针马氏体；3级为略有过热的中等针状马氏体；4-5级为细针马氏体；6级为隐晶马氏体；7级为碳浓度分布不均匀的隐晶马氏体；8级为加热不足的马氏体、屈氏体和少量铁素体；9-10级为不完全淬火的马氏体和大量铁素体。高频淬火工件以4-6级为理想组织。硬度：根据设计要求。（2）硬化层测定a、从表面测量至50%M+50%T处；b、从表面测量至20%铁素体处；等等8、影响高频淬火质量因素（1）化学成分：主要涉及到碳含量，要严格控制；（比如40Cr钢为0.37%-0.42%C、45钢为0.42%-0.47%C）（2）原始组织：要求细小、均匀；（3）表面脱碳与过热：表面脱碳会硬度值降低，过热会产生粗针马氏体和大量残余奥氏体。9、提高高频淬火件性能及精度的措施（1）合理确定硬化层厚度与分布；（2）原始组织应采用正火或调质处理；（3）合理设计感应器；（保证加热和冷却均匀）六、回火工艺目的：消除内应力、消除脆性，保持高硬度和高耐磨性。（1）炉内回火；（2）自行回火；（利用工件高频淬火后的余热）（3）高频回火；（4）高频淬火件要立即回火；（可稳定组织、消除内应力）4-2 火焰表面淬火1、定义：将工件置于可燃气体产生的火焰中加热到奥氏体化温度，经水或水溶液冷却，获得一定硬度和硬化层厚度的一种表面淬火方法；2、优点：对各种形状与尺寸工件表面进行局部淬火，设备简单、使用方便，成本低廉、无氧化脱碳、变形小、淬火后表面清洁；3、缺点：淬火温度不易控制，易过热，硬化层厚度不易控制。4-3 电解液加热表面淬火1、优点：可对工件进行局部淬火，工艺及设备简单、变形小、成本低廉、无氧化脱碳等；2、缺点：温度不易控制，易过热或熔化。作业：1、 淬火加热温度的选取原则？2、 影响高频淬火件质量的因素有哪些？提高措施有哪些？3、 高频感应淬火后，工件的组织分布如何？其性能又有哪些变化？ 包含各类专业文献、外语学习资料、中学教育、幼儿教育、小学教育、专业论文、应用写作文书、31热处理工艺及设备讲义等内容。　
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测量热加工零件总的硬化层深度-断口金相显微镜
时间: 18:51:27
测量热加工零件总的硬化层深度-断口金相显微镜
& 显微硬度梯度法是测量热处理零件总的硬化层深度和有效硬化层深度（即达到某一特定硬度值的深度）的有效方法，因为从使用的观点出发，硬度低于某一特定值的一部分深度不起作用，因此规定一个极限硬度值，例如渗碳或碳氮共渗零件的极限硬度为550HV，火焰淬火感应零件的极限硬度一般说为零件表面所要求的最低硬度的0.8倍，有效硬化层深度则规定为由零件表面至维氏硬度值为极限硬度处的垂直距离。
& 显微硬度梯度法测量需要一台带有侧微标尺的可在两个垂直方向上移动的载物台的小负荷维氏硬度计，这种测量方法的人为误差小，相对精度较高，有关的国际标准都规定用硬度法，所颁布的国家标准都等效采用国际标准而且规定这种测量方法是唯一可采用的仲裁方法。
& 复型很难用于延性断口，但复型的优点是它在一定程度上的塌陷可以使它显得更平坦一些，用SEM直接观察断口，试样制备和分析更简单，现在的扫描电子显微镜的分分辨率已&不成问题，SEM上进行测量要避免试样倾斜。
& 在断口上测量时，观察方向应垂直于断裂面，在断口切割时应尽量使切割面平行于断口，这样样品在作SEM观察时的定向就简单了，在TEM上观察复型，要调整试样夹持器使复型垂直于电子束。
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