表面热处理原理系统知识

表面热处理分类

表面淬火：只改变表层的组织而不改变表层的化学成分。

包括火焰加热表面淬火、高中频加热表面淬火、接触电加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光电子束加热表面淬火等；

化学热处理：既改变表层化学成分又改变表层组织。

包括渗碳、氮化、氰化、渗硼、渗金属等。

表面涂覆技术：

复习：

1、钢的普通热处理包括哪些工艺?

正火、退火、淬火和回火，统称“四把火”。

2、什么是调质？调质处理后钢的组织和性能怎样？

淬火后高温回火的复合热处理工艺称调质。

调质后的组织为回火索氏体，具有综合力学性能。

3、什么是钢的淬透性？

钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。

截面较大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。

在生产中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。

仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理, 也叫表面淬火。

化学热处理：是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。

按照实现方式，表面淬火可分为：

感应加热表面淬火

火焰加热表面淬火

激光加热表面淬火

感应加热表面淬火原理：

感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，靠近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行180 -200℃ 低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。

名称

频率（HZ）

淬硬深度（mm)

适用零件

高频感应加热

100~1000K

0.2~2

中小型，如小模数齿轮，直径较小的圆柱型零件

中频感应加热

500~10000

2~8

中大型，如直径较大的轴，大中等模数的齿轮

工频感应加热

50

10~15 以上

大型零件，如直径大于 300mm 的轧辊及轴类零件

1、一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性

2、为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采用正火或调质。

3、感应加热淬火零件的加工工艺路线为：

下料-----锻造-----调质或正火------切削加工-----感应加热淬火+低温回火-----精加工-----检验

4、高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（Ac3以上 80℃ ～ 150℃ )进行的, 因此晶核多, 且不易长大，组织细小。

5、 表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力, 显著提高工件的疲劳强度。

6、因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。

7、加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。

8、工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂的零件的感应器不易制造

火焰加热表面淬火

火焰加热表面淬火是用乙炔－氧或煤气－氧等火焰加热工件表面，进行淬火。
火焰加热表面淬火和高频感应加热表面淬火相比，具有设备简单，成本低等优点。但生产率低，零件表面存在不同程度的过热，质量控制也比较困难。因此主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧辊等）的表面淬火。

真空热处理：在低于一个大气压的环境中进行加热的热处理工艺。