1、第六章 钢的热处理及表面处理第一节概述改变钢性能的主要途径，一是合金化，加入合金元素，调整钢的化学成分；二是进行热处理。本章主要介绍钢的热处理原理与工艺方法。钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺.热处理分类热处理分类整体热处理（退火、正火、淬火、回火）表面热处理（火焰、感应、激光、CVD/PVD）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素、多元共渗）、热处理目的热处理目的改变组织和性能，不改变形状和尺寸，提高使用性能，最大限度发挥钢材性能潜力。、热处理设备热处理设备箱式电炉、盐炉第二节钢在加热时的组织转变、奥氏体形成形核、长大、残余奥
2、氏体溶解、奥氏体均匀化。、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素晶粒度：起始、实际和本质晶粒度影响因素：温度、时间、合金元素、原始组织。第三节钢在冷却时的组织转变一、珠光体型转变、珠光体PA1-650、索氏体S650-600、托氏体T 600-550、相变特点：扩散型相变Fe和C原子迁移晶格重构二、贝氏体(B)转变550-Ms、上B 550-350 形态：羽毛状下B 350-Ms形态：针状转变特点：半扩散型转变碳原子迁移，铁原子不迁移三、马氏体（M）转变1、晶体结构体心正方、形态板条、片状、混合M、亚结构：位错孪晶、性能、转变特点：无扩散、切变共格和表面浮凸、变温形成、高速长大、转变不完全性
3、。四、过冷奥氏体转变曲线、过冷奥氏体等温转变曲线A建立金相法热分析法膨胀法B分析C影响碳、合金元素、加热温度、保温时间、过冷奥氏体连续冷却转变曲线第四节钢的退火与正火一、退火（炉冷）、完全退火、球化退火、等温退火、均匀化退火、去应力退火二、正火AC3空冷第五节钢的淬火一、淬火温度选择二、淬火介质三、常用淬火方法、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火第六节钢的淬透性、概念、影响淬透性的因素C，（Co）合金元素、奥氏体化温度淬硬性和淬透性第七节钢的回火、目的、回火种类低温回火150-250 中温回火350-500 高温回火500-650、回火脆性一类 二类（CrNiMn）加Mo可推迟。第八节钢的
4、表面淬火、目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性目的：在钢的表面获得高硬度、高耐磨性、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到、原理：通过表面快速加热淬火改变表面层组织达到表面强化表面强化、常用钢种及预先热处理工艺：、常用钢种及预先热处理工艺：0.4-0.5%C优质碳钢；优质碳钢；正火或调质正火或调质基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻基体组织类似于中碳钢的灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁铸铁、合金铸铁、分类感应、火焰、电接触、激光加热、分类感应、火焰、电接触、激光加热一、感应加热表面淬火、原理集肤效应集肤效应、加热频率、加热频率高频HZ常用常用HZ功率功率kW淬硬深度、淬硬深度
5、、mm中频HZ-10HZ常用、常用、HZ功率功率kW淬硬深度淬硬深度mm工频HZ功率功率kW淬硬深度淬硬深度 mm热透层热透层 mm、技术要求、技术要求表面硬度中碳钢中碳钢HRC淬硬层深度半径的半径的淬硬区分布轴端保留轴端保留mm花键淬硬区大于花键花键淬硬区大于花键mm预先热处理调质或正火调质或正火二、其他加热淬火方法 火焰加热表面淬火 电接触加热表面淬火 激光加热淬火第九节钢的化学热处理定义将金属或合金置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入零件表层，以改变其表面化学成分、组织和性能工艺。分类渗碳渗氮渗硼渗金属渗入法化学热处理过程分解分解活性原子CH4H（C）吸收活性原子与基体形成
6、化合物或固溶体扩散活性原子向工件内部迁移一、渗碳渗碳材料、渗碳材料、C碳钢或低合金钢碳钢或低合金钢渗碳方法气体、液体、固体、真空渗碳渗碳方法气体、液体、固体、真空渗碳、气体渗碳、气体渗碳设备井式渗碳炉设备井式渗碳炉渗碳气氛煤气、液化石油气；煤油、丙酮渗碳气氛煤气、液化石油气；煤油、丙酮加热温度加热温度900 10 加热时间加热时间 3-7h渗层深度渗层深度 0.4-1.6mm表面碳浓度表面碳浓度:0.85-1.05%C2.固体渗碳设备箱式电阻炉设备箱式电阻炉渗碳气氛木炭渗碳气氛木炭+碳酸钠碳酸钠加热温度加热温度930 10 加热时间加热时间 3-7h渗层深度渗层深度 0.4-1.6mm表面碳浓
7、度表面碳浓度:0.85-1.05%渗后不能直接淬火渗后不能直接淬火适合小件和单件适合小件和单件3真空渗碳比气体渗碳节约时间2/3.4.渗碳后热处理预冷直接淬火缓冷一次淬火缓冷二次淬火二.钢的渗氮目的:提高硬度耐磨性疲劳性能抗咬合性渗氮用钢38CrMoAl渗氮方法:气体离子1.气体渗氮加热温度500-570 保温时间 20-70h渗层深度 0.2-0.5mm深层硬度1000-1200Hv2.离子渗氮离子渗氮温度温度480-540 气氛气氛:氨气、氮气和氢气混合气氨气、氮气和氢气混合气压力：压力：133-1333Pa 1大气压大气压=101300Pa电压：电压：500V电极：工件电极：工件-阴极阴
8、极 容器容器-阳极阳极渗氮时间：渗氮时间：1/3-1/4气体渗氮时间气体渗氮时间特点：无脆性白亮层特点：无脆性白亮层三、钢的碳氮共渗1、中温气体碳氮共渗渗剂：煤油和氨气温度：820-880 时间：4-5h渗层厚度：0、6-0、7mm2、中温气体碳氮共渗渗剂：尿素温度：570 时间：1-3h渗层厚度：0、01-0、02mm第十节 热处理零件的结构工艺性 自学第十一节 钢铁的表面处理1、化学镀、化学镀1）发蓝）发蓝将钢铁零件浸入苛性钠和亚硝酸钠溶液中，在一将钢铁零件浸入苛性钠和亚硝酸钠溶液中，在一定温度下使零件表面形成一层致密的定温度下使零件表面形成一层致密的Fe3O4膜。膜。发蓝工艺流程：发蓝工
9、艺流程：化学脱脂热、冷水洗酸洗流动冷水洗化学脱脂热、冷水洗酸洗流动冷水洗一次氧化发蓝二次氧化发蓝非流动冷水洗热水一次氧化发蓝二次氧化发蓝非流动冷水洗热水洗补充处理（皂化）流动冷水洗热水洗烘干洗补充处理（皂化）流动冷水洗热水洗烘干浸油。浸油。2）磷化处理）磷化处理将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在一定温度下使将钢铁零件浸入磷酸盐溶液中，在一定温度下使零件表面形成一层不溶水的磷酸盐薄膜。零件表面形成一层不溶水的磷酸盐薄膜。磷化工艺流程：磷化工艺流程：化学脱脂热、冷水洗酸洗冷水洗铬酸化学脱脂热、冷水洗酸洗冷水洗铬酸酸洗冷水洗盐酸弱腐蚀冷水洗中和处理冷酸洗冷水洗盐酸弱腐蚀冷水洗中和处理冷水洗磷化处理非流动
10、冷水洗热水洗补充处理水洗磷化处理非流动冷水洗热水洗补充处理（皂化）流动冷水洗热水洗烘干浸油。（皂化）流动冷水洗热水洗烘干浸油。2、电镀电镀将钢铁零件浸入待镀金属盐溶液中并接负电极，加一定将钢铁零件浸入待镀金属盐溶液中并接负电极，加一定直流电压使零件表面形成一层所需金属的镀层。直流电压使零件表面形成一层所需金属的镀层。镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀金镀锌、镀铬、镀铜、镀镍、镀金镀铬装饰镀铬和镀硬铬镀铬装饰镀铬和镀硬铬镀硬铬工艺流程：镀硬铬工艺流程：抛光脱脂温冷水洗硫酸弱腐蚀冷水洗预热阳抛光脱脂温冷水洗硫酸弱腐蚀冷水洗预热阳极腐蚀镀铬冷水洗烘干抛光汽油洗除氢。极腐蚀镀铬冷水洗烘干抛光汽油洗除氢。3、真
11、空离子镀、真空离子镀物理气相沉积物理气相沉积PVD工艺温度低可处理钢铁硬质合金纸张工艺温度低可处理钢铁硬质合金纸张塑料玻璃陶瓷等。塑料玻璃陶瓷等。化学气相沉积化学气相沉积CVD工艺温度高处理钢铁、硬质合金。工艺温度高处理钢铁、硬质合金。PVD常用方法常用方法磁控溅射磁控溅射冷阴极弧光法冷阴极弧光法4热浸锌热浸锌热浸镀锌是将工件表面得到较厚的镀锌层（、热浸镀锌是将工件表面得到较厚的镀锌层（、mm）工艺路线：打光脱脂酸洗水洗浸氯化铵水溶液工艺路线：打光脱脂酸洗水洗浸氯化铵水溶液热浸锌水爆热浸锌水爆5热喷涂在钢铁零件表面上通过乙炔火焰或热等离子体技术涂覆一层在钢铁零件表面上通过乙炔火焰或热等离子体技术涂覆一层较厚的特殊材料涂层，使零件表面获得耐磨、耐蚀、耐高温性能较厚的特殊材料涂层，使零件表面获得耐磨、耐蚀、耐高温性能
