第四章 钢的热处理

第四章第四章 钢的热处理钢的热处理 第五章第五章 钢的热处理钢的热处理概述概述钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺钢的表面热处理工艺钢的表面热处理工艺机械制造过程中的热处理机械制造过程中的热处理工程材料与热加工基础程晓宇 第一节第一节 概述概述1.热处理的定义热处理的定义:时间温度临界温度临界温度 热热加加保温保温冷冷 却却工程材料与热加工基础程晓宇2.热处理的主要目的热处理的主要目的:改变钢的性能。改变钢的性能。3.热处理的应用范围热处理的应用范围:整个制造业。整个制造业。4.热处理的分类热处理的分类热处理热处理普普 通通热处理热处理表表 面面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 学学 热处理热处理感应加感应加热淬火热淬火火焰加火焰加热淬火热淬火渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;工程材料与热加工基础程晓宇 第二节第二节 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变转变温度转变温度奥氏体的形成奥氏体的形成奥氏体晶粒度及对力学性能的影响奥氏体晶粒度及对力学性能的影响工程材料与热加工基础程晓宇一一.转变温度转变温度工程材料与热加工基础程晓宇奥奥氏氏体体的的形形成成FFe3C未溶未溶Fe3CA残余残余Fe3CAAAA 形核形核A 长大长大残余残余Fe3C溶解溶解A 均匀化均匀化工程材料与热加工基础程晓宇三三.奥氏体晶粒度及对力学性能的影响奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一一)奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度:1.起始晶粒度起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。体的晶粒大小。2.实际晶粒度实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏热处理后所获得的奥氏 体晶粒的大小。体晶粒的大小。3.本质晶粒度本质晶粒度:度量钢本身晶粒在度量钢本身晶粒在930 以下以下,随温度升高随温度升高,晶粒长晶粒长 大的程度。大的程度。工程材料与热加工基础程晓宇 钢的本质晶粒度示意图钢的本质晶粒度示意图工程材料与热加工基础程晓宇二二)奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响影响1.奥氏体晶粒均匀细小奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力热处理后钢的力 学性能提高。学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。工件产生较大的变形甚至开裂。工程材料与热加工基础程晓宇 第三节第三节 钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变工程材料与热加工基础程晓宇一一.钢在热处理时的冷却方式钢在热处理时的冷却方式 热热加加保温保温时间温度临界温度临界温度连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却工程材料与热加工基础程晓宇二二.过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的等温冷却转变一一)建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线变曲线-TTT曲线曲线(C 曲线曲线)T-timeT-temperatureT-transformation工程材料与热加工基础程晓宇 共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1工程材料与热加工基础程晓宇二二)共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A+产产 物物 区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变;贝氏体贝氏体(B)转变区转变区;230-50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体(M)转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf工程材料与热加工基础程晓宇三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能1.珠光体型珠光体型(P)转变转变(A1550):A1650:P;525HRC;片间距为片间距为0.60.7m(500)。650600:细片状细片状P-索氏体索氏体(S);片间距为片间距为0.20.4m(1000);2536HRC。600550:极细片状极细片状P-屈氏体屈氏体(T);片间距为片间距为0.2m(电镜);3540HRC。工程材料与热加工基础程晓宇 珠珠 光光 体体 形形 貌貌 像像光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌工程材料与热加工基础程晓宇光镜形貌电镜形貌 索索 氏氏 体体 形形 貌貌 像像工程材料与热加工基础程晓宇 屈屈 氏氏 体体 形形 貌貌 像像电镜形貌光镜形貌工程材料与热加工基础程晓宇三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能2.贝氏体型贝氏体型(B)转变转变(550230):550350:B上上;4045HRC;B上上=过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状+Fe3C细条状细条状过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状工程材料与热加工基础程晓宇 上贝氏体组织金相图上贝氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能2.贝氏体型贝氏体型(B)转变转变(550230):350230:B下下;5060HRC;B下下=过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状+Fe3C细片状细片状过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状Fe3C细片状细片状针叶状针叶状工程材料与热加工基础程晓宇 下贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能3.马氏体型马氏体型(M)转变转变(230-50):1)定义定义:马氏体是一种碳在马氏体是一种碳在 Fe中的中的 过饱和和固溶体。固溶体。2)转变特点转变特点:在一个温度范围内在一个温度范围内连续冷却完成连续冷却完成;转变速度极快转变速度极快,即即瞬间形核与长大瞬间形核与长大;无扩散转变无扩散转变(Fe、C原子均不扩散原子均不扩散),M与原与原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸变。造成晶格畸变。QM=f(T)http:/工程材料与热加工基础程晓宇奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21.4 1.6 1.8 2.00温度 Wc 100MsMf工程材料与热加工基础程晓宇90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7Wc 100残余奥氏体量(%)奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响工程材料与热加工基础程晓宇3)马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构:由于碳的过饱和作由于碳的过饱和作 用用,使使 Fe晶格由晶格由体心立方体心立方变成体心正成体心正方晶格。方晶格。工程材料与热加工基础程晓宇4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:板条状板条状-低碳马氏体低碳马氏体(0.2%C);3050HRC;=917%。工程材料与热加工基础程晓宇 低碳板条状马氏体组织金相图低碳板条状马氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:针、片状针、片状-高碳马氏体高碳马氏体(1%C);66HRC左右左右;1%。工程材料与热加工基础程晓宇 高碳针片状马氏体组织金相图高碳针片状马氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度(HRC)2000抗拉强度b(Mpa)1800 1400 1000 600 2005)马氏体的性能马氏体的性能:主要取决于马氏体中的主要取决于马氏体中的碳浓度。碳浓度。工程材料与热加工基础程晓宇 亚共析钢的亚共析钢的TTT曲线曲线 FAP+FS+FTBM+A残残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf工程材料与热加工基础程晓宇 过共析钢的过共析钢的TTT曲线曲线P+Fe3CS+Fe3CTBM+A残残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf工程材料与热加工基础程晓宇 四四)影响影响 TTT 曲线形状曲线形状 与位置的因素与位置的因素1.奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度A1工程材料与热加工基础程晓宇2.奥氏体中含合金元素的影响奥氏体中含合金元素的影响:除除Co、Al(2.5%)外外,所有合金元所有合金元 素溶入奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起会引起:向右移向右移向向下下移移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢工程材料与热加工基础程晓宇3.加热温度和保温时间的影响加热温度和保温时间的影响:加热温度越高加热温度越高,保温时间越长保温时间越长,碳化物溶解充分碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀奥氏体成分均匀,提高了过冷奥氏体的稳定性提高了过冷奥氏体的稳定性,从而从而 使使 TTT曲线向右移。曲线向右移。http:/工程材料与热加工基础程晓宇三三.过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一一)建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线变曲线-CCT 曲线曲线 C-continuousC-coolingT-transformation工程材料与热加工基础程晓宇Vk 一一)共析碳钢共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间(lg )温度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉冷炉冷空冷空冷工程材料与热加工基础程晓宇二二)共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线工程材料与热加工基础程晓宇稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf三三)在连续冷却过程中在连续冷却过程中 TTT 曲线的应用曲线的应用V1V2VkV3V4V1=5.5/s:炉冷炉冷;PV2=20/s:空冷空冷;SV3=33/s:油冷油冷;T+M+A残残V4 138/s:水冷水冷;M+A残残工程材料与热加工基础程晓宇 第四节第四节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理:退火退火;正火正火最终热处理最终热处理:淬火淬火;回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:工程材料与热加工基础程晓宇一一.钢的退火钢的退火一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 随炉冷却随炉冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;降低硬度降低硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。工程材料与热加工基础程晓宇三三)种类种类退火退火重结晶重结晶退退 火火低温低温退火退火完全退火完全退火扩散退火扩散退火球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火去应力退火去应力退火普通退火普通退火等温退火等温退火普通球化普通球化 退退 火火等温球化等温球化 退退 火火工程材料与热加工基础程晓宇四四)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050完全退火完全退火Ac1+3050球化退火球化退火500600去应力退火去应力退火Ac3+150250扩散退火扩散退火工程材料与热加工基础程晓宇四四)工艺参数工艺参数:工程材料与热加工基础程晓宇五五)热处理后的组织热处理后的组织:原始组织。原始组织。工程材料与热加工基础程晓宇 共析钢球化退火组织(化染)700 工程材料与热加工基础程晓宇 T10钢球化退火组织(化染)500 工程材料与热加工基础程晓宇二二.钢的正火钢的正火一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 在空气中冷却在空气中冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;调整硬度调整硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。工程材料与热加工基础程晓宇三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Accm+3050过共析钢过共析钢工程材料与热加工基础程晓宇四四)工艺参数工艺参数:工程材料与热加工基础程晓宇四四)热处理后的组织热处理后的组织:S(Wc=0.61.4%)S+F(Wc0.6%)五五)应用范围应用范围:1.预备热处理预备热处理:调整低、中碳钢的硬调整低、中碳钢的硬 度度;消除过共析钢中的消除过共析钢中的Fe3C。2.最终热处理最终热处理:用于力学性能要求不用于力学性能要求不 高的普通零件。高的普通零件。http:/工程材料与热加工基础程晓宇三三.钢的淬火钢的淬火一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 30 50,保温一段时间保温一段时间,然然 后后快速冷却快速冷却(水冷水冷)。二二)目的目的:为了获得马氏体组织为了获得马氏体组织,提高钢提高钢 的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。工程材料与热加工基础程晓宇三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Ac1+3050过共析钢过共析钢工程材料与热加工基础程晓宇三三)工艺参数工艺参数:工程材料与热加工基础程晓宇四四)热处理后的组织热处理后的组织:M+Fe3C+A残残 Ac1+3050过共析钢过共析钢 M+A残残 Ac1+3050 共析钢共析钢 M+A残残 Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%M Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%最终组织最终组织淬火温度淬火温度()钢种钢种工程材料与热加工基础程晓宇五五)淬火加热时间淬火加热时间()的选择的选择:=K D工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(尺寸最小部位尺寸最小部位)装炉量有关系数装炉量有关系数一般一般 K=11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关工程材料与热加工基础程晓宇六六)淬火冷却介质淬火冷却介质1.理想淬火冷却介质理想淬火冷却介质时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf工程材料与热加工基础程晓宇2.常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质工程材料与热加工基础程晓宇七七)常用的淬火方法常用的淬火方法单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1工程材料与热加工基础程晓宇八八)钢的淬硬性钢的淬硬性(Hardening of steel)1.定义定义:是指钢在淬火后所能达到的是指钢在淬火后所能达到的最最 高硬度。高硬度。2.影响钢的淬硬性的因素影响钢的淬硬性的因素:主要取决于主要取决于 马氏体的马氏体的含碳量。含碳量。工程材料与热加工基础程晓宇九九)钢的淬透性钢的淬透性 (Hardenability of steel)1.定义定义:是指钢在淬火时所能得到的是指钢在淬火时所能得到的淬淬 硬层硬层(马氏体组织占马氏体组织占50%处处)的的 深度。深度。2.影响钢的淬透性的因素影响钢的淬透性的因素:主要是主要是临界临界 淬火冷却速度淬火冷却速度VK 的大小的大小,VK 越越 大大,钢的淬透性越小。钢的淬透性越小。工程材料与热加工基础程晓宇工件淬硬层与冷却速度的关系工件淬硬层与冷却速度的关系工程材料与热加工基础程晓宇3.淬硬性与淬透性之间的关系淬硬性与淬透性之间的关系:淬透性淬透性淬硬性淬硬性钢钢 种种小小低低碳素结构钢碳素结构钢(20)小小高高碳素工具钢碳素工具钢(T10A)大大低低低碳合金结构钢低碳合金结构钢(18Cr2Ni4WA)大大高高高碳高合金工具钢高碳高合金工具钢(Cr12MoV)工程材料与热加工基础程晓宇4.淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢工程材料与热加工基础程晓宇四四.钢的回火钢的回火一一)定义定义:把把淬火后淬火后的零件重新加温到的零件重新加温到 A1线以下某个温度线以下某个温度,保温一段保温一段 时间时间,然后冷却到窒温。然后冷却到窒温。二二)目的目的:消除淬火应力消除淬火应力,降低脆性降低脆性;稳定稳定 工件尺寸工件尺寸;调整淬火零件的力调整淬火零件的力 学性能。学性能。工程材料与热加工基础程晓宇耐磨件耐磨件M回回=0.3%C+150250低温回火低温回火弹簧等弹簧等T回回=F针针+Fe3C粒粒350500中温回火中温回火调质件调质件S回回=F多多+Fe3C球球500650高温回火高温回火高合金钢高合金钢P回回=F多多+Fe3C粒粒650A1高温软化高温软化三三)工艺参数工艺参数淬火淬火+高温回火高温回火=调质处理调质处理用途用途组组 织织温度温度()名名 称称淬火淬火+高温回火高温回火=调质处理调质处理工程材料与热加工基础程晓宇 回火马氏体组织金相图回火马氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇 第五节第五节 钢的表面热处理工艺钢的表面热处理工艺表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理工艺的核心工艺的核心:使零件具有使零件具有“表硬里韧表硬里韧”的力学性能。的力学性能。工程材料与热加工基础程晓宇一一.表面淬火表面淬火一一)定义定义:是一种不改变钢表层化学成是一种不改变钢表层化学成 分分,但改变表层组织的局部热但改变表层组织的局部热 处理工艺。处理工艺。二二)工艺特征工艺特征:通过快速加热使钢的表通过快速加热使钢的表 层奥氏体化层奥氏体化,然后急冷然后急冷,使表层使表层 形成马氏体组织形成马氏体组织,而心部仍保而心部仍保 持不变。持不变。工程材料与热加工基础程晓宇三三)表面淬火用钢表面淬火用钢:选用选用中碳中碳或或中碳低合金钢中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。等。四四)表面淬火加工的方法表面淬火加工的方法:感应加热感应加热(高、中、工频高、中、工频)、火火 焰加热焰加热、电接触加热法等。、电接触加热法等。工程材料与热加工基础程晓宇1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火1)感应加热的基本原理感应加热的基本原理:*感应电流感应电流-涡流涡流*集肤效应集肤效应*淬火层深度淬火层深度()与与电流流频率率(f)的关系的关系:=500/f （mm）工程材料与热加工基础程晓宇感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图集肤效应示意图工程材料与热加工基础程晓宇2)工艺要求工艺要求:*表面淬火前表面淬火前,必须对零件进行必须对零件进行正火正火 或调质处理或调质处理,以保证零件有良好的以保证零件有良好的 基体。基体。*表面淬火后表面淬火后,必须对零件进行必须对零件进行低温低温 回火处理回火处理,以降低淬火应力和脆性。以降低淬火应力和脆性。3)生产特点生产特点:淬火件的质量好淬火件的质量好;工件变工件变 形小形小;不易氧化及脱碳不易氧化及脱碳;淬火层容易淬火层容易 控制控制;生产率高。设备投资大生产率高。设备投资大,不适不适 于复杂形状零件和小批量生产。于复杂形状零件和小批量生产。工程材料与热加工基础程晓宇2.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火1)火焰加热表面淬火的基本方法火焰加热表面淬火的基本方法工程材料与热加工基础程晓宇2)火焰加热表面淬火的特点火焰加热表面淬火的特点:*设备简单设备简单,操作方便操作方便,成本低。成本低。*淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生产。适于单件、小批量及大型零件的生产。工程材料与热加工基础程晓宇二二.化学热处理化学热处理 (Chemical Heat Treatment)一一)定义定义:将零件置于一定的化学介质将零件置于一定的化学介质 中中,通过加热、保温通过加热、保温,使介质使介质 中一种或几种元素原子渗入中一种或几种元素原子渗入 工件表层工件表层,以改变钢表层的化以改变钢表层的化 学成分和组织的热处理工艺。学成分和组织的热处理工艺。工程材料与热加工基础程晓宇二二)化学热处理的基本过程化学热处理的基本过程:2.吸收吸收:活性原子被活性原子被零件表面吸收和溶零件表面吸收和溶 解。解。3.扩散扩散:活性原子由零件表面向内部扩活性原子由零件表面向内部扩 散散,形成一定的扩散层形成一定的扩散层。1.分解分解:化学介质在高温下释放出待渗化学介质在高温下释放出待渗 的的活性原子活性原子。2CO CO2 +C工程材料与热加工基础程晓宇三三)化学热处理进行的条件化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子渗入元素的原子必须是活性原子必须是活性原子,而而 且且具有较大的扩散能力具有较大的扩散能力。2.零件本身具有零件本身具有吸收渗入原子的能力吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的即对渗入原子有一定的溶解度溶解度或能或能 与之化合与之化合,形成化合物形成化合物。四四)化学热处理的种类化学热处理的种类:渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮碳氮 共渗共渗;渗硼渗硼;渗铝渗铝;渗硫渗硫;渗硅渗硅;渗铬等。渗铬等。工程材料与热加工基础程晓宇1.钢的渗碳钢的渗碳(Carburize of steel)1)定义定义:向钢的向钢的表面渗入碳原子表面渗入碳原子的过程。的过程。2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧表硬里韧性能的零件。性能的零件。3)用钢用钢:低碳钢低碳钢和和低碳合金钢。低碳合金钢。4)方法方法:固体、气体、固体、气体、液体渗碳。液体渗碳。工程材料与热加工基础程晓宇 固体渗碳法示意图固体渗碳法示意图零件零件渗碳剂渗碳剂试棒试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱工程材料与热加工基础程晓宇 气体渗碳法示意图气体渗碳法示意图工程材料与热加工基础程晓宇5)工艺工艺:加热温度加热温度为为900950;渗碳时间渗碳时间一般为一般为39小时小时;6)渗碳后的组织渗碳后的组织:1%CP+Fe3C0.2%C F+P少少表面表面中心中心零零 件件PP+F工程材料与热加工基础程晓宇20钢渗碳缓冷组织(化染)580 表层珠光体+网状渗碳体;中层珠光体;内层铁素体+珠光体工程材料与热加工基础程晓宇7)渗碳后的热处理工艺渗碳后的热处理工艺时间温度930850方案方案1方案方案2渗渗 碳碳淬淬火火加加热热工程材料与热加工基础程晓宇7)渗碳后的热处理工艺渗碳后的热处理工艺工程材料与热加工基础程晓宇8)热处理后的组织热处理后的组织低碳低碳M回回+FM回回+Cm+A残残低碳低碳合金钢合金钢F+PM回回+Fe3C+A残残低碳钢低碳钢心部组织心部组织表层组织表层组织钢种钢种9)常用的钢种常用的钢种:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。等。工程材料与热加工基础程晓宇20CrMnTi 钢渗碳层组织(化染)320 渗碳体(白色块状)+高碳M(兰色针状)+残余A(棕黄色)工程材料与热加工基础程晓宇2.钢的渗氮钢的渗氮(Nitridation of steel)1)定义定义:向钢的向钢的表面渗入氮原子表面渗入氮原子的过程。的过程。2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧及抗蚀表硬里韧及抗蚀性能性能 的零件。的零件。3)用钢用钢:中碳合金钢。中碳合金钢。4)方法方法:气体气体渗氮。渗氮。工程材料与热加工基础程晓宇5)工艺工艺:加热温度加热温度500600;保温时间保温时间0.30.5mm/2050h。6)热处理特点热处理特点:渗氮前需调质处理渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理。渗氮后不需热处理。7)渗氮处理后的组织渗氮处理后的组织 表层表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部心部:S回回。8)常用的钢种常用的钢种:35 CrMo、18CrNiW、38 CrMoAlA(氮化王牌钢氮化王牌钢)等。等。工程材料与热加工基础程晓宇38 CrMoAl 气体渗氮层组织(化染)650 黄色区:(Fe2-3N)+(Fe4N);红色区:(Fe4N);蓝绿色区:含氮索氏体+脉状氮化物;绿黄色区:索氏体基体。工程材料与热加工基础程晓宇越王勾践剑越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器春秋晚期越国青铜兵器,出土于湖北江陵楚墓。出土于湖北江陵楚墓。长长55.7厘米，厘米，剑锷锋芒犀利，剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。锋能割断头发。工程材料与热加工基础程晓宇 渗碳与渗氮的工艺特点渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否处理后是否需要热处理需要热处理处理时处理时间间(h)处理温度处理温度()名称名称需要需要39900950渗碳渗碳不需要不需要2050500600渗氮渗氮工程材料与热加工基础程晓宇3.钢的碳氮共渗钢的碳氮共渗-氰化处理氰化处理 (Carbonitriding of steel)1)定义定义:向钢的向钢的表面同时渗入碳和氮原表面同时渗入碳和氮原 子子的过程。的过程。http:/2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧表硬里韧性能的零件。性能的零件。3)方法方法:固体碳氮共渗固体碳氮共渗气体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗液体碳氮共渗高温高温中温中温低温低温工程材料与热加工基础程晓宇4)工艺工艺:合金结构钢合金结构钢HRC5360中温气体碳氮共中温气体碳氮共渗渗80086018以渗碳为主以渗碳为主0.50.8mm淬火淬火+低温回火低温回火合金工具钢合金工具钢HRC5463低温气体碳氮低温气体碳氮共渗共渗50060016以渗氮为主以渗氮为主0.10.4mm不需要不需要材料材料性能性能名称名称温度温度()时间时间(h)作用作用渗层渗层热处理热处理工程材料与热加工基础程晓宇结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！97