第五章钢的热处理 热处理一一固态下,通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工 艺方法。 ·特点:在固态下,只改变工件的组织,不改变形状和尺寸 ·目的:改善材料的使用、工艺性能 ·基本过程:加热→保温→冷却 分类:1、普通热处理一一退火、正火、淬火、回火 2、表面热处理一一表面淬火、化学热处理 第一节钢在加热时的组织转变 实际加热和冷却时的相变点: 「胸正+钟状 平衡时 Al A3 体 加热时 冷却时 Arl Ar3 Arcm 渗碳体 、奥氏体的形成 加热工序的目的:得到奥氏体 铁素体 珠光体 F Fe3C 结构 体心复杂面心 含碳量0.02186.690.77 共析钢奥氏体形成过程 1、形核 (在F/Fe3C相界面上形核) 2、晶核长大(F→A晶格重构,Fe3C溶解,C→A中扩散) 3、残余Fe3C溶解 4、奥氏体均匀化 残余Fe 残余FeC 保温工序的目的:得到成分均匀的奥氏体,消除内应力,促进扩散 对亚共析钢:P+F→A+F→A 对过共析钢:P+Fe3CⅡl→A+Fe3cIl→A 二、奥氏体晶粒长大及其影响因素 好 1、奥氏体晶粒度 ·晶粒度一一晶粒大小的尺度 温度tc
1 第五章 钢的热处理 热处理—— 固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工 艺方法。 •特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸 •目的：改善材料的使用、工艺性能 •基本过程：加热 → 保温 → 冷却 •分类：1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火 2、表面热处理——表面淬火、化学热处理 第一节 钢在加热时的组织转变 实际加热和冷却时的相变点： 平衡时—— A1 A3 Acm 加热时—— Ac1 Ac3 Accm 冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm 一、奥氏体的形成 加热工序的目的：得到奥氏体 F + Fe3C → A 结构 体心 复杂 面心 含碳量 0.0218 6.69 0.77 共析钢奥氏体形成过程： 1、形核 （在 F / Fe3C 相界面上形核） 2、晶核长大 （F→ A 晶格重构，Fe3C 溶解，C→ A 中扩散） 3、残余 Fe3C 溶解 4、奥氏体均匀化 保温工序的目的： 得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散 对亚共析钢： P + F → A + F → A 对过共析钢： P + Fe3CⅡ → A + Fe3CⅡ → A 二、奥氏体晶粒长大及其影响因素 1、奥氏体晶粒度 •晶粒度——晶粒大小的尺度
·本质粗晶粒钢一一长大倾向较大(Al脱氧) ·本质粗晶粒钢一一长大倾向较小(Mn,Si脱氧) 2、影响奥氏体晶粒长大的因素 (1)加热温度↑,保温时间↑→A晶粒长大快 转变开始线 均匀化 (2)加热速度↑→A晶粒细 传变终止线 (3)加入合金元素→A晶粒细 (4)原始组织细→A晶粒细 第二节钢在冷却时的组织转变 冷却方式:等温冷却和连续冷却。 45钢加热后,随冷却速度的增加,强度、硬度增加,但塑性、韧性降低。 冷却是热处理的关键,故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。 过冷奥氏体等温转变 1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线或TT线)的建立 80 变开始线 转变终止点 时间对数标) 时间(对数坐杉 ·过冷奥氏体:在A1以下,未发生转变的不稳定奥氏体。 孕育期 表示过冷A的稳定程度 四个区域一一奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区 种转变类型 高温转变(A1~550℃):A→P 中温转变(50~230℃):A→B 低温转变(230℃以下):A→M 2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1)珠光体转变 珠光体组成:F和Fe3C的机械混合物 ·形成特点:在固态下形核、长大 是扩散型相变 2
2 •本质粗晶粒钢——长大倾向较大（Al 脱氧） •本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si 脱氧) 2、影响奥氏体晶粒长大的因素 （1） 加热温度↑，保温时间↑→ A 晶粒长大快 （2） 加热速度↑→ A 晶粒细 （3） 加入合金元素→ A 晶粒细 （4） 原始组织细→ A 晶粒细 第二节 钢在冷却时的组织转变 冷却方式：等温冷却和连续冷却 。 45 钢加热后，随冷却速度的增加，强度、硬度增加，但塑性、韧性降低。 冷却是热处理的关键，故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。 一、过冷奥氏体等温转变 1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C 曲线或 TTT 线）的建立 •过冷奥氏体：在 A1 以下，未发生转变的不稳定奥氏体。 •孕育期 —— 表示过冷 A 的稳定程度 •四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区 •三种转变类型： 高温转变（A1~550℃）：A → P 中温转变（550~230℃）：A → B 低温转变（230℃以下）：A → M 2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1)珠光体转变 •珠光体组成：F 和 Fe3C 的机械混合物 •形成特点： 在固态下形核、长大 是扩散型相变
形态: A1~650℃:珠光体P TORC 片状1650-600℃:索氏体S(细P) 600~550℃:托氏体T(极细P又称屈氏体)40HRc 球状 呈球状 ·珠光体性能 珠光体片越细→邗B↑,σb↑且δ↑,ak↑ C%相同时,球状P比片状P相界面少→HB↓,σb↓,δ↑,ak↑ (2)贝氏体转变 贝氏体组成:过饱和F和碳化物的机械混合物 形成特点:在固态下形核、长大 是半扩散型相变 形态:550~350℃:上贝氏体(B上)羽毛状组织塑性差40-45HRc 350℃~Ms:下贝氏体(B下)针片状组织综合性能好45-50HRc 铁素体板条 碳化物 、 过冷奥氏体在Ms点以下,A→M属连续冷却转变。 3、影响C曲线的因素 (1)含碳量 接法2如丰主 (2)合金元素 3 (3)加热温度和保温时间篇 二、过冷奥氏体连续冷却转变 1、共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CT线 特点:K一一珠光体型转变中途停止线; P炉冷 只有A→P,A→M,无贝氏体转变; 临界冷却速度Vk一一获得全部马氏体的 最小冷却速度 水冷油冷
3 •形态： A1~650℃ ：珠光体 P 20HRc 片状 650~600℃ ：索氏体 S（细 P） … 600~550℃ ：托氏体 T（极细 P 又称屈氏体） 40HRc 球状 —— Fe3C 呈球状 •珠光体性能 珠光体片越细→ HB↑，σb↑且δ↑，αk↑ C%相同时，球状 P 比片状 P 相界面少→HB↓，σb↓，δ↑,αk↑ (2)贝氏体转变 •贝氏体组成：过饱和 F 和 碳化物的机械混合物 •形成特点： 在固态下形核、长大 是半扩散型相变 •形态：550~350℃：上贝氏体（B 上） 羽毛状组织 塑性差 40-45HRc 350℃~ Ms ：下贝氏体（B 下） 针片状组织 综合性能好 45-50HRc 过冷奥氏体在 Ms 点以下，A→M 属连续冷却转变。 3、影响 C 曲线的因素 （1）含碳量 （2）合金元素 （3）加热温度和保温时间 二、过冷奥氏体连续冷却转变 1、共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT 线） 特点：K——珠光体型转变中途停止线； 只有 A→P，A→M，无贝氏体转变； 临界冷却速度 Vk——获得全部马氏体的 最小冷却速度
2、C曲线在连续冷却转变中的应用 共析钢C曲线在连续冷却转变中的应用 V1(炉冷):A→P(170~220HBS) V2(空冷):A→S(25~35HRc) V3(油冷):A→T+M+A′(45~55HRc) Vk:临界冷却速度 V4(水冷):A→M+A′(55~65HRc 3、马氏体转变 马氏体晶格结构:体心正方(比容随C%的增加而增加,易变形,开裂) 马氏体组成:碳在a-Fe中的过饱和固溶体 形成特点: 在固态下形核、长大 是无扩散型相变 变温形成,高速长大 转变不完全(在C>0.5%的钢中总有残余 形态 板条M一一低碳M(C1.0%)立体形态:双凸透镜 02~1.0%C之间的钢得到混合M ·马氏体性能 图6-20马氏体硬度和强度与含碳量的美 马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量(即母相奥氏体的含碳量) 塑性和韧性一一低碳M的塑性韧性好, 高碳M塑性韧性差。 马氏体性能一一低碳M(板条M)强而韧 高碳M(片状M)硬而脆
4 2、C 曲线在连续冷却转变中的应用 共析钢 C 曲线在连续冷却转变中的应用 V1(炉冷)：A→P（170~220HBS） V2(空冷)：A→S（25~35HRc） V3(油冷)：A→T+M+A′（45~55HRc） Vk：临界冷却速度 V4(水冷)：A→M+A′（55~65HRc） 3、 马氏体转变 A → M γ- Fe α- Fe • 马氏体晶格结构：体心正方（比容随 C%的增加而增加，易变形，开裂） • 马氏体组成：碳在α- Fe 中的过饱和固溶体 • 形成特点： 在固态下形核、长大 是无扩散型相变 变温形成，高速长大 转变不完全（在 C >0.5%的钢中总有残余 A） •形态： 板条 M —— 低碳 M（C1.0%) 立体形态：双凸透镜 0.2~1.0%C 之间的钢得到混合 M •马氏体性能： 马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量（即母相奥氏体的含碳量） 塑性和韧性——低碳 M 的塑性韧性好， 高碳 M 塑性韧性差。 马氏体性能——低碳 M（板条 M） 强而韧 高碳 M（片状 M） 硬而脆
第三节钢的退火与正火 钢的退火 典型零件的制造过程: 铸/锻→预备热处理→粗加工→最终热处理→精加工预备热处理目 的:消除前道工序的缺陷,为后续工序作组织准备 最终热处理目的:满足使用性能要求 退火:加热、保温、慢冷得到P类组织 退火的目的:软化、稳定化、细化、均匀化 完全退火 加热到Ac3+30~50℃,保温后炉冷。目的:细化,软化应用 亚共析钢的铸、锻件,热轧型材,焊接件 组织:F+P ·等温退火一—加热到Ac3(Ac1)+20~50℃,保温后在Ar1以下等温后炉冷。 目的:细化,软化、省时 完全堪六 图6-23高工其钢的究金速火与筝温退火工艺由 球化退火一—加热到Ac1+20~40℃,保温后炉冷应用:共析、过共析钢和 合金钢 目的:Fe3C片,网→Fe3C球(降低硬度;为淬火作组织准备) 扩散退火一一加热到Ac3+150~300℃,长时间保温后慢冷 目的:均匀成分 应用:铸钢件组织:晶粒粗大,扩散退火后应完全退火或正火以细化组织 去应力退火 加热到Ac1-100~200℃,保温后炉冷 目的:去内应力,稳定组织 应用:冷加工件,热加工件 二、钢的正火 正火——加热到Ac3(Accm)+30-50℃,保温后空冷
5 第三节 钢的退火与正火 一、钢的退火 典型零件的制造过程： 铸/锻→ 预备热处理→ 粗加工→ 最终热处理→ 精加工预备热处理目 的：消除前道工序的缺陷，为后续工序作组织准备 最终热处理目的：满足使用性能要求 退火：加热、保温、慢冷得到 P 类组织 退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化 •完全退火 —— 加热到 Ac3+30~50℃，保温后炉冷。目的：细化，软化应用： 亚共析钢的铸、锻件，热轧型材，焊接件 组织：F + P •等温退火 —— 加热到 Ac3（Ac1）+20~50℃，保温后在 Ar1 以下等温后炉冷。 目的：细化，软化、省时 球化退火 —— 加热到 Ac1+20~40℃，保温后炉冷应用：共析、过共析钢和 合金钢 目的： Fe3C 片，网 → Fe3C 球 （降低硬度；为淬火作组织准备） 扩散退火 —— 加热到 Ac3+150~300℃，长时间保温后慢冷 目的：均匀成分 应用：铸钢件组织：晶粒粗大，扩散退火后应完全退火或正火以细化组织 去应力退火 —— 加热到 Ac1-100~200℃，保温后炉冷 目的：去内应力，稳定组织 应用：冷加工件，热加工件 二、钢的正火 正火 —— 加热到 Ac3(Accm)+30~50℃，保温后空冷
退火强调软化,正火强调高效率 正火的应用 1、细化晶粒,提高性能 2、提髙低碳钢和低合金钢硬度,改善切削加工性;消除网状渗碳体(以便球化 退火) 0.2040.60 A)加热泓度范围 h)热姓理艺曲线 第四节钢的淬火 淬火——加热、保温、快冷,提髙硬度和耐磨性 目的:得到马氏体组织(贝氏体),提高硬度和耐磨性 分析:45钢分别在700℃,750℃,840℃加热淬火后的硬度高低 T12钢分别在700℃,750℃,900℃加热淬火后的硬度高低 淬火工艺 1、淬火加热温度 亚共析钢:Ac3+30~50℃ 淬火组织:细小均匀M过低一一有F,↓HRC画 火温度范围 过高一一氧化脱碳,晶粒粗大,淬火应力大 过共析钢:Ac1+30-50℃ 淬火组织:细小均匀M+Fe3C粒+A残 i P+Fc 过低一一得不到M过高—一氧化脱碳,晶粒粗 碳钢的淬火温度范围 大,淬火应力大,残余A量↑,HRC↓ 2、淬火冷却介质 理想冷却速度:慢一快一慢冷却介质:纯水,盐水,油,盐浴,碱浴碳钢淬水, 合金钢淬油 二、淬火方法 1、单液淬火 2、双液淬火(难控制) 3、分级淬火
6 退火强调软化，正火强调高效率。 正火的应用 1、细化晶粒，提高性能； 2、提高低碳钢和低合金钢硬度，改善切削加工性；消除网状渗碳体（以便球化 退火） 第四节 钢的淬火 淬火—— 加热、保温、快冷，提高硬度和耐磨性 目的：得到马氏体组织（贝氏体），提高硬度和耐磨性 分析：45 钢分别在 700℃，750℃，840℃加热淬火后的硬度高低 T12 钢分别在 700℃，750℃，900℃加热淬火后的硬度高低 一、 淬火工艺 1、淬火加热温度 亚共析钢：Ac3+30~50℃ 淬火组织：细小均匀Ｍ过低——有 F，↓HRC 过高——氧化脱碳，晶粒粗大，淬火应力大 过共析钢：Ac1+30~50℃ 淬火组织：细小均匀Ｍ+ Fe3C 粒 +Ａ残 过低——得不到 M 过高——氧化脱碳，晶粒粗 大，淬火应力大，残余 A 量↑，HRC↓ 2、淬火冷却介质 理想冷却速度：慢—快—慢冷却介质：纯水，盐水，油，盐浴，碱浴碳钢淬水， 合金钢淬油 二、淬火方法 1、单液淬火 2、双液淬火（难控制） 3、分级淬火
4、等温淬火(B下一一变形小,强韧性好) 三、钢的淬透性 1、淬透性的概念 淬透性——钢淬火时获得M的能力 (用规定条件下淬硬层深度表示) 马氏体含量 淬硬层深度:表面到半M组织的距离 淬硬层深,淬透性好 膳兰出 淬硬性一一钢淬火时所能达到的最高硬度能力 概念区别 距表面距离/mm 淬透性是钢本身的固有属性,取决于Vk或C曲线位直 实际淬硬层深度与工件形状、大小、冷却介质、淬透性有关 淬硬性主要取决于M的含碳量 2、淬透性的应用 大截面、形状复杂、受动载荷的零件(重要齿轮、弹簧)一一淬透性好的钢 受弯曲、扭转应力及表面耐磨的零件(轴)一一淬透性中等钢 焊接件一一淬透性差的钢 第五节钢的回火 回火 淬火后在A1以下加热、保温、冷却 目的:消除内应力,降低脆性 稳定组织和尺寸 获得所需性能 、淬火钢的回火转变 1、马氏体分解(100~350℃) M→过饱和a相+ε碳化物 组织保持M特征,内应力降低,硬度变化不大 2、残余奥氏体分解(200~300℃) A→B下(同时马氏体继续分解) 内应力进一步降低,硬度变化不大 3、碳化物转变(250~400℃) 过饱和a相+ε碳化物→针状F+细Fe3C 4、渗碳体长大和α相再结晶 针状F+细Fe3C→块状F+粒状Fe3C 淬火应力全部消除,硬度明显降低 组织转变: 300℃ 400℃
7 4、等温淬火（B 下——变形小，强韧性好） 三、钢的淬透性 1、淬透性的概念 淬透性—— 钢淬火时获得 M 的能力。 （用规定条件下淬硬层深度表示） 淬硬层深度：表面到半 M 组织的距离 淬硬层深，淬透性好 淬硬性——钢淬火时所能达到的最高硬度能力 概念区别： 淬透性是钢本身的固有属性，取决于 Vk 或 C 曲线位置 实际淬硬层深度与工件形状、大小、冷却介质、淬透性有关 淬硬性主要取决于 M 的含碳量 2、淬透性的应用 大截面、形状复杂、受动载荷的零件（重要齿轮、弹簧）——淬透性好的钢 受弯曲、扭转应力及表面耐磨的零件（轴）——淬透性中等钢 焊接件——淬透性差的钢 第五节 钢的回火 回火 —— 淬火后在 A1 以下加热、保温、冷却 目的：消除内应力，降低脆性 稳定组织和尺寸 获得所需性能 一、淬火钢的回火转变 1、马氏体分解（100~350℃） M → 过饱和α相+ε碳化物 组织保持 M 特征，内应力降低，硬度变化不大。 2、残余奥氏体分解（200~300℃） A → B 下 （ 同时马氏体继续分解 ） 内应力进一步降低，硬度变化不大 3、碳化物转变（250~400℃） 过饱和α相+ε碳化物 → 针状 F+ 细 Fe3C 4、渗碳体长大和α相再结晶 针状 F+ 细 Fe3C → 块状 F+粒状 Fe3C 淬火应力全部消除，硬度明显降低。 组织转变： 200℃ 300℃ 400℃
M→过饱和a相+ε碳化物→针状F+细Fe3C→块状F+粒状Fe3C 回火M 回火T 回火S 性能变化:随回火温度的升高,强度、硬度降低,塑性、韧性提髙 同时内应力降低,到消除 二、回火种类及应用 1、低温回火(150~250℃) 组织:回火M一一极细ε碳化物+过饱和a相 目的:↓内应力,↓脆性,保持高硬度和耐磨性58-64HRC 适用:工具、量具、模具、滚动轴承、渗碳件、表面淬火件 2、中温回火(350~500℃) 组织:回火T 针状F+极细Fe3C 目的:获得高σb,oe 30~50HRC 适用:弹簧。 3、高温回火(500~650℃) 组织:回火S 块状F+粒状Fe3C 目的:获得良好的综合机械性能 25~35HRC 适用:轴,齿轮,螺栓等重要结构件一一中碳钢 回火硬度主要取决于回火温度和回火时间 淬火+高温回火=调质 45钢调质与正火性能比较: 正火 S Fe3C为片状 调质一—回火S一一Fe3C为粒状—一综合机械性能好 同一钢种调质后的硬度与正火相当,但塑性、韧性更好 三、回火脆性 回火脆性:在某温度区间回火时,ak显著降低 第一类回火脆性:250~350℃ 每种钢都有,难以避免 回火温度禁区 第二类回火脆性:500~600℃ ①含Cr、Mn、Ni的钢明显 ②可以消除:钢中加Mo、W;回火后快冷 齿轮、凸轮的机械性能要求 表面:硬,耐磨,耐疲劳M 心部:塑,韧,耐冲击F,P
8 M → 过饱和α相+ε碳化物 → 针状 F+ 细 Fe3C → 块状 F+粒状 Fe3C 回火 M 回火 T 回火 S 性能变化：随回火温度的升高，强度、硬度降低，塑性、韧性提高。 同时内应力降低，到消除。 二、回火种类及应用 1、低温回火（150~250℃ ） 组织：回火 M —— 极细ε碳化物 + 过饱和α相 目的：↓内应力，↓脆性，保持高硬度和耐磨性 58~64 HRC 适用：工具、量具、模具、滚动轴承、渗碳件、表面淬火件。 2、中温回火（350~500℃ ） 组织：回火 T —— 针状 F + 极细 Fe3C 目的：获得高σb ，σe 30~50 HRC 适用：弹簧。 3、高温回火（500~650℃ ） 组织：回火 S —— 块状 F + 粒状 Fe3C 目的：获得良好的综合机械性能 25~35 HRC 适用：轴，齿轮，螺栓等重要结构件 —— 中碳钢 回火硬度主要取决于回火温度和回火时间 淬火 + 高温回火 = 调质 45 钢调质与正火性能比较： 正火 —— S —— Fe3C 为片状 调质 —— 回火 S —— Fe3C 为粒状 ——综合机械性能好 同一钢种调质后的硬度与正火相当，但塑性、韧性更好 三、回火脆性 回火脆性：在某温度区间回火时，αk 显著降低 第一类回火脆性：250~350℃ 每种钢都有，难以避免 —— 回火温度禁区 第二类回火脆性：500~600℃ ① 含 Cr、Mn、Ni 的钢明显 ② 可以消除： 钢中加 Mo、W；回火后快冷 齿轮、凸轮的机械性能要求 表面：硬，耐磨，耐疲劳 M 心部：塑，韧，耐冲击 F，P
解决思路 选材→低淬透性材料 工艺→只改变表层组织→表面淬火 同时改变表层组织、成分→化学热处理 第六节钢的表面淬火 表面淬火一一通过快速加热,使工件表层进行淬火的工艺。 、感应淬火 1、基本原理 加热感应图 感应圈通入交流电→形成涡流(集肤效应) 表层得A→水冷得M 电流频率越高髙,集肤效应越强烈,加热层越薄 淬火嘀水套 2、特点 ·加热速度极快,温度高,时间短: 表层得极细马氏体,硬度、耐磨性、韧性较好; ·表层存在残余压应力,疲劳强度较高 ·工件不易氧化脱碳,变形小 电流集中层 ·易实现机械化,自动化: 设备价贵,维修调整困难 用钢一一中碳钢、中碳合金钢,40,45,400r 感应淬火零件的一般工艺路线: 锻造→正火→机加工→调质→半精加工→感应淬火 低温回火→磨削加工 二、火焰淬火 火焰喷嘴 特点: 喷水管 移动方向 ·操作简便,设备简单,成本低,灵活性大 ·加热温度不易控制,淬火质量不稳定; 淬硬层 主要用于单件、小批量生产的大型零件。 加热层 钢的化学热处理 目的:强化表面→↑表面HRC,耐磨性,σ-1,心部塑韧 保护表面→↑表面抗蚀性,耐热性 基本过程:分解一吸收一扩散 常用方法:渗碳、渗氮、碳氮共渗
9 解决思路： 选材→低淬透性材料 工艺→只改变表层组织→表面淬火 同时改变表层组织、成分→化学热处理 第六节 钢的表面淬火 表面淬火 —— 通过快速加热，使工件表层进行淬火的工艺。 一、感应淬火 1、基本原理 感应圈通入交流电 → 形成涡流（集肤效应） → 表层得 A → 水冷得 M 电流频率越高，集肤效应越强烈，加热层越薄。 2、特点 •加热速度极快，温度高，时间短； •表层得极细马氏体，硬度、耐磨性、韧性较好； •表层存在残余压应力，疲劳强度较高； •工件不易氧化脱碳，变形小； •易实现机械化，自动化； •设备价贵，维修调整困难。 用钢——中碳钢、中碳合金钢，40，45，40Cr 感应淬火零件的一般工艺路线： 锻造 → 正火 → 机加工 → 调质→ 半精加工→ 感应淬火 → 低温回火 → 磨削加工 二、火焰淬火 特点： •操作简便，设备简单，成本低，灵活性大； •加热温度不易控制，淬火质量不稳定； •主要用于单件、小批量生产的大型零件。 钢的化学热处理 目的：强化表面→↑表面 HRC，耐磨性，σ-1，心部塑韧 保护表面→↑表面抗蚀性，耐热性 基本过程：分解 — 吸收 — 扩散 常用方法：渗碳、渗氮、碳氮共渗
一、钢的滲碳 1、渗碳目的和用钢 汽车传动齿轮、活塞销的工作条件 循环载荷,冲击载荷,严重磨损 性能要求:表层一一高的硬度,耐磨性↑↑ 心部一一强而韧 风扇电动机 渗碳用钢:0.1-025%C碳钢或合金钢 炉气火焰 2、渗碳方法 气体渗碳法 固体渗碳法 试棒 3、渗碳后的组织及热处理 渗层深:0.52.5mm 工件: 表层 心部 成分(%C) 0.1-0.25 缓冷组织: P+ Fe3C 淬火、低温回火 M回+Fe3C+A残M板条+(F+T)(合金钢) F+P(碳钢) 硬度: 58~64HRc35-45HRc/10-15HRc(137~183HBS) 渗碳零件工艺路线: 锻造→正火→机加工→渗碳→淬火、低温回火→精加工 表面淬火与渗碳组织、性能比较 表面热处理用钢 组织 性能 方法 表层 心部 表层 心部 表面淬火中碳钢 M回 F+P 耐磨性↑|塑性韧性好 匚渗碳低碳钢M回He3CM板+F+r耐磨性强而韧 热处理工艺路线安排 →正火→机加工→渗碳+淬火+低温回火 下料→锻→正火→机加工→调质→表面淬火低温回火→磨 球化退火→机加工→淬火+中温回火 淬火+低温回火 磨磨磨磨
10 一、钢的渗碳 1、渗碳目的和用钢 汽车传动齿轮、活塞销的工作条件： 循环载荷，冲击载荷，严重磨损 性能要求：表层——高的硬度，耐磨性↑↑ 心部——强而韧 渗碳用钢：0.1~0.25%C 碳钢或合金钢 2、渗碳方法 气体渗碳法 固体渗碳法 3、渗碳后的组织及热处理 渗层深：0.5~2.5mm 工件： 表层 心部 成分(%C)： 0.85-1.05 0.1-0.25 缓冷组织： P + Fe3CⅡ F + P 淬火、低温回火 M 回 + Fe3C+A 残 M 板条 +（F+T）（合金钢） F + P （碳钢） 硬度： 58~64HRc 35~45HRc/10~15HRc (137~183HBS) 渗碳零件工艺路线： 锻造 → 正火 → 机加工 → 渗碳 → 淬火、低温回火 → 精加工 表面淬火与渗碳组织、性能比较 表面热处理 方法 用钢 组织 性能 表层 心部 表层 心部 表面淬火 中碳钢 M 回 F + P 耐磨性↑ 塑性韧性好 渗碳 低碳钢 M 回+Fe3C M 板条+F+T 耐磨性↑↑ 强而韧 热处理工艺路线安排 →正火 → 机加工 → 渗碳+淬火+低温回火 → 磨 下料→锻→正火 → 机加工→ 调质 → 表面淬火低温回火 → 磨 → 球化退火→机加工 → 淬火+中温回火 → 磨 → 淬火+低温回火 → 磨
