第三章钢的热处理第4节钢的表面热处理第1讲表面淬火动载和摩擦条件下工作的机械零件曲轴轴颈键槽齿轮齿面齿轮齿面键槽表面: 硬度高，耐磨性
好， 以保证精度心部: 足够的塑性和韧性，以防止断裂性能要求通过选材和普通热处理无法满足上述要求高碳钢：淬火+低温回火，硬
度高，耐磨性好，但心部韧性差中碳钢: 调质处理，心部韧性好，但表面硬度不够，耐磨性差表面淬火表面热处理表面化学热处理表面淬火将工
件表面快速加热到奥氏体区(A)，在热量尚未传到材料心部时立即迅速冷却，使其表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种
局部淬火方法工艺特点：? 没有改变钢的化学成分? 不改变心部组织表面淬火目的使工件表硬心韧，如曲轴、齿轮表面淬火用钢的碳含量wC:
0.4~0.5wt.%碳含量过低：表面硬度不足碳含量过高：心部韧性不足常用的表面淬火加热方法激光加热火焰加热感应加热火焰加热表面
淬火热处理中的火焰淬火工艺用乙炔-氧火焰或煤气-氧火焰加热将工件表面快速加热，随后喷液(水或有机冷却液)冷却的一种表面淬火方
法淬硬层深度一般为2~6mm火焰加热表面淬火示意图1烧嘴 2喷水管 3加热层 4工件5淬硬层感应加热表面淬火基本原理感应
电流的集肤效应感应加热表面淬火示意图1—加热淬火层 2—间隙3—工件 4—加热感应圈5—淬火喷水套感应加热的预先热处理(1)目的
：使工件心部具有高的综合力学性能一般零件: 正火处理(2)方法重要零件: 调质处理(淬火+高温回火)感应加热后续热处理：低温回
火表层：中碳 M回+A残最终组织心部：S回或 P+F表面感应加热淬火特点设备复杂,加热速度快,时间短，易于实现自动化表面质
量高，变形小表面感应加热淬火应用举例中碳钢制齿轮制造工艺路线下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→感应淬火→低温回火→精磨→成
品激光加热表面淬火用高功率密度的激光束照射到工件表面，表面层快速加热到A区或Tm，靠工件自身的热传导迅速自冷获得一定深度的
淬硬层或冷凝层第三章钢的热处理第4节钢的表面热处理第2讲表面化学热处理/钢的气体渗碳表面化学热处理将工件置于一定的化学介质
中，通过加热、保温和冷却，使介质中的某些元素渗入到工件表层，改变表层的化学成份和组织，使工件表面具有与心部不同的性能的一种热
处理工艺。表面化学热处理与表面淬火热处理异同相同点：表面与心部的组织不同不同点：化学热处理后表面成份与心部成分也不同表面化学热
处理目的改变工件表层化学成分、组织，从而改善工件性能表面化学热处理常用方法渗碳, 渗氮，碳氮共渗? 渗碳、渗氮、碳氮共渗可提高钢
表面的硬度、耐磨性及疲劳强度? 渗硼、渗铬可提高表面耐磨性和耐蚀性? 渗铝、渗硅可提高耐热抗氧化性? 渗硫可提高减摩性钢的气体渗
碳渗碳是向低碳钢或低碳合金钢工件表层渗入碳原子的过程渗碳目的：提高表层碳含量? 固体渗碳? 液体渗碳? 气体渗碳渗碳方式一台现代
化的计算机控制的气体渗碳炉电机及风扇炉盖渗碳气体装置：气体渗碳炉渗碳用钢：低碳钢(工件)加热元件耐热罐工件渗碳气体：天然气、煤
气、CH4、C3H8渗碳温度：900~950℃气体渗碳法示意图电机及风扇渗碳基本原理：渗碳介质高温分解CH4?2H2+[C]炉
盖渗碳气体碳原子加热元件耐热罐工件在钢件表面吸附向工件内部扩散形成一定深度的渗碳层气体渗碳法示意图渗碳后的碳浓度分布1.0碳浓
度，wC%0.20至工件表面的距离渗碳后工件中的含碳量，从表面向心部逐渐降低，表面可达0.8~1.0%，而心部仍保持原始成份表面
：过共析组织共析区心部：亚共析组织表面心部低碳钢渗碳后缓冷的组织渗碳层深度：0.3~3mm渗碳处理在零件工艺路线中的应用如：
用低碳钢制造汽车变速箱齿轮低碳钢:15、20钢低碳合金钢: 20CrMnTi下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→精
磨→喷丸→成品最终组织表层：高碳M回+粒状碳化物＋A残心部：P+F(未淬透),低碳M回+F(淬透)第三章钢的热处理第4节
钢的表面热处理第3讲表面化学热处理/钢的气体渗氮钢的气体渗氮渗氮是一种以氮原子渗入钢件表面，形成一层以氮化物为主的渗层的化学热
处理方法渗氮方法：气体渗氮、液体渗氮、离子渗氮、低温氮碳共渗渗氮有三个基本过程(1)活性氮原子的产生以气体渗氮为例氮源：氨
气2NH3?3H2+2[N](2)氮原子在钢件表面的吸收(3)氮原子在钢件表层的扩散气体渗氮处理工艺的特点? 渗氮工艺温度
(500~650℃)，比渗碳低，工件变形小? 渗层薄(0.15~0.75mm)? 使用专用合金钢38CrMoAlA35C
rMo18CrNiW? 工艺简单? 渗氮时间长渗氮钢件的性能特点(1)表面硬度高，耐磨性好，比渗碳的效果还好(2)疲劳
强度高(原因：渗氮后表层体积增大，产生了压应力)(3)耐蚀性及热硬性优良(在600~650℃温度下仍保持较高硬度)渗氮
强化原理渗氮用钢通常含有铝、铬、钼、钒、钛等35CrMo18CrNiW与氮形成各种氮化物Al、Cr、Mo、V等与N形成氮化物颗粒
细小、分布均匀、硬度很高、热稳定性好碳氮共渗同时向钢的表层渗入碳和氮原子的工艺C-N共渗后零部件具有较高的耐磨性和疲劳强度、抗压强度，并兼有一定的耐蚀性特殊热处理工艺真空热处理可控气氛热处理形变热处理 |
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