第五章钢铁热处理§5-7钢的表面淬火●表面淬火——不改变表层化学成分，只改变表层组织结构。即：利用快速加热将表层A化后进行淬火。●目的——提高表面强、硬度，耐磨性及疲劳极限，保持心部良好的塑韧性。一、感应加热表面淬火1．原理:交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表面加热→快速冷却感应淬火频率的选用电流频率越高，感应电流透入深度越浅，加热层也越薄。因此，通过频率的选用可以得到不同工件所要求的淬硬层深度。根据零件表面有效淬硬层深度选择合适的频率，分高频、中频和工频。感应加热的工艺参数根据组织性能的要求，需控制其加热温度、加热速度和淬硬层深度，而这三个热参数有需通过控制设备的电参数（电流频率、单位表面功率）和加热时间来保证。2．分类——高频、中频、工频等。感应加热分为：①高频感应加热频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm②中频感应加热频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm。③工频感应加热频率为50Hz,淬硬层深度10-15mm3．特点●加热速度快：几秒～几十秒。●加热时实际晶粒度小，淬火得到极细马氏体，硬度↑脆性↓●加热层深度易控制，可实现自动化批量生产。●不易氧化、脱碳、变形小。●工艺易控制，但设备成本高。汽车曲轴4．工艺路线（用料0.4-0.5%c的中碳钢、中碳低合金钢,如：45、40Cr等）●锻造→退火或正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火（→粗磨→时效→精磨）感应加热表面淬火对工件的原始组织有一定的要求。一般铸铁件的组织应是珠光体基体和细小均匀分布的石墨；钢件应预先进行正火或调质处理。二、火焰加热火焰加热淬火是利用氧—乙炔或煤气—氧等）火焰直接加热工件表面，然后立即喷水冷却。淬硬层深度一般为2～6mm。火焰淬火特点优点：操作简便，设备简单，成本低，灵活性大；缺点：加热温度不易控制，工件表面易过热，淬火质量不稳定。火焰淬火适用范围单件、小批生产以及大型零件（如大模数齿轮、大型轴类等）的表面淬火。火焰加热:利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。激光热处理:利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。激光表面淬火利用高能量密度（104～108W/cm2）的激光对工件表面进行加热的方法。激光加热时，因其过程极短，无需考虑大气介质的影响，没有氧化脱碳现象，淬火表面光亮洁净；又由于加热层是靠自急冷淬火，无需特殊的冷却设备；加热快、区域小，因而工件的变形极小。1.工艺参数：光斑尺寸、扫描速度、激光功率等。2.激光淬火淬硬深度0.3～0.5mm，硬度比普通淬火硬度高15%～20%。3.激光淬火后，表面具有4000MPa的残余压应力，有利于疲劳强度提高。4.激光淬火精确的局部加热，可以解决工件拐角、沟槽、盲孔、深孔内壁等其他热处理方法很难解决的强化问题。5.激光淬火前，需对淬火表面进行黑化处理，即在被加热的表面涂一层吸光涂层，以提高激光的吸收率。6.已广泛用于发动机缸套、滚动轴承圈、机床导轨、冷作模具等。§5-8钢的化学热处理●化学热处理——将工件置于特定的介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，从而通过改变表层的化学成分和组织来改变其性能。●分类——渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铬、渗铝等。一、钢的渗碳（包括：气体、固体渗碳）●渗碳——低碳钢在高碳介质中加热、保温，以获得高碳表层的热处理工艺。●目的——提高表面硬度，耐磨性，心部保持一定的强度和良好的塑韧性。如齿轮、轴类、链条、套筒、活塞销。1．渗碳工艺●钢种——0.1-0.25%c的低碳钢和低碳合金钢。如：15、20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18CrMnTi。●加热温度——Ac3以上，一般为900～950℃。●加热时间——根据所需渗层厚度决定。（一般经现场试验测定）渗层厚度（Dp）：轴类：Dp=(0.1～0.2)R齿轮：Dp=(0.1～0.2)m薄片：Dp=(0.1～0.2)t(R、m、t分别代表轴半径、齿轮模数、零件厚度）常用钢号及用途低淬透性钢：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。中淬透性钢：20CrMnTi用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。固体渗碳法示意图气体渗碳法示意图可控气氛渗碳炉3.渗碳件的技术条件：●渗碳层的表面含碳量最好在0.85-1.05%c◆含碳量太低：得不到高碳马氏体，硬度低、耐磨性差。◆含碳量太高：渗碳层会出现大量块状或网状渗碳体，渗层变脆，易剥落。4．渗碳后的淬火●直接淬火——奥氏