表面熱處理方法、特點和應用
4 X0 @) \- i7 m6 o( }) t. E/ g; m3 h4 \0 S+ ?# }
表面熱處理是通過改變零件表層組織,以獲得硬度很高的馬氏體,而保留心部韌性和塑性(即表面淬火),% n) C/ r5 W, E" a7 K
或同時改變表層的化學成分,以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性,及表面硬度比前者更高(即化學熱處理)的方法。
. i" R, f: l& j* z0 S, J) g5 h) y. Y
' p+ }3 F) k1 }
; R T' I3 \- R1 Q( M. R
火焰表面淬火
/ R. Q6 n$ n6 h* `5 o o% n+ J; d9 ^
用乙炔-氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的火焰,噴射到零件表面上,快速加熱,當達到淬火溫度后,立即噴水或用乳化液進行冷卻5 c, e( M) A: z, G* X7 }
H' d4 F4 F5 B5 ]! ^$ |淬透層深度一般為2-6mm,過深往往引起零件表面嚴重過熱,易產生淬火裂紋。
5 S3 F! t; x, b( h9 E' j/ D表面硬度:鋼可達HRC65,灰鑄鐵為HRC40-48,合金鑄鐵為HRC43-529 Z( }/ W% i, Y/ e' F4 I
, l- g ?. G8 A
這種方法簡便,無需特殊設備,但易過熱,淬火效果不穩定,因而限制了它的應用% _/ P8 g. l! ^& V
! ~( u9 d& R5 [5 o8 Z1 D9 X( r適用于單件或小批生產的大型零件和需要局部淬火的工具或零件,如大型軸類、大模數齒輪等
; `7 r( m9 T% a8 s) \9 w* ?- M9 e4 W9 C' r S# r0 E
常用鋼材為中碳鋼,如35、45及中碳合金結構鋼(合金元素<3%),如40Cr,65Mn等,還可用于灰鑄鐵、合金鑄鐵件。
% z" y |$ w0 B' P; z: w! M/ D' ]' x+ g+ e2 ?! P
碳含量過低,淬火后硬度低,而碳和合金元素過高,則易碎裂,因此,以含碳量右0.35-0.5%之間的碳素鋼最適宜。
0 m+ h! F B$ f4 g% ^4 z4 v2 e( p. L" \# [& }$ Q% e
* p! p9 K' J; P9 S
' I B8 W7 b- M& C* ~( L! Z( q. c
% L& r E! E$ g. M8 o- \感應加熱表面淬火;將工件放入感應器中,使工件表層產生感應電流,在極短的時間內加熱到淬火溫度后,立即噴水冷卻,使工件表層淬火,從而獲得非常細小的針狀馬氏體組織。: c; _& d( @! v$ I/ u; s
+ D2 W" P# w/ g# | C2 L! c, }. s根據電流頻率,感應加熱表面淬火,可以分為:
- j% ]4 B+ j7 ?+ E% }3 x高頻淬火;100-1000kHz. 中頻淬火;1-10kHz. 工頻淬火;50Hz% ~* f& q. e* m$ ?$ t! L
Z- ^/ R$ `8 y3 \2 T% d1表層硬度比普通淬火高2-3HRC,并具有較低的脆性:2 T- O8 F% ?( H' m. C
2疲勞強度,沖擊韌性都有所提高,一般工件可提高20-30%:+ u+ ^ O8 t7 A$ J; d
3變形小:8 c) x! @1 m7 e
4淬火層深度易于控制:
) G# Y8 O& E! J2 S7 P6 j+ o5淬火時不易氧化和脫碳:
c3 V+ {& ^6 q" q6可采用較便宜的低淬透性鋼:9 o; P; _* w# d, r3 J' O5 n2 U
7操作易于實現機械化和自動化,生產率高
' U Y) Q$ Q: C" F! N; X" t% l- o8電流頻率愈高,淬透層愈薄。
# D! `) c6 v' L3 N& F: Y8 i 高頻淬火一般1-2mm, 中頻淬火一般3-5mm, 工頻淬火能到>=10-15mm" c8 R/ A" @, ^ N
' C5 Q/ C4 Q3 M! Q) `' ?( j/ a3 `表面淬火零件的中間熱處理是調質
( e E2 i0 {! p表面淬火 缺點:處理復雜零件比滲碳困難
4 `! x; h4 z) ?6 y, s3 j
( [ P6 O% t/ h! ^常用中碳鋼(0.4-0.5%C)和中碳合金結構鋼,也可用高碳工具鋼和低合金結構鋼,以及鑄鐵。
4 R$ S2 n, _( N+ V. C; t一般零件淬透層深度為半徑的1/10左右時,可得到強度、耐疲勞性和韌性的最好配合。
' l, W8 U' n' Q) `# x0 ?對于小直徑10-20mm的零件,建議用較深的淬透層深度,即可達半徑的1/5;
% c/ A& J% v0 u" y對于截面較大的零件可取較淺的淬透層深度,即小于半徑1/10以下。
7 s' S* N O8 I; Q9 w
8 c1 {5 D4 n- K% a4 d; L1,工作于摩擦條件下的零件,如一般小齒輪、軸
! u" a- i' X, o$ @45、40Cr、42MnVB;高頻淬火,淬深1.5-2mm! M( Y+ d) G( ]6 I P# M
2,承受扭曲、壓力負荷的零件,如曲軸、大齒輪、磨床主軸等
6 D; S, I7 c3 z45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨鑄鐵;中頻淬火,淬深3-5mm
$ o" s* X. p; O& f! F3承受扭曲、壓力負荷的大型零件,如冷軋輥等
! g ~& z5 z8 m [9Cr2Mo、9Cr2W;工頻淬火,淬深>=10-15mm
3 K& k5 z. }5 Y, p
6 q1 ]) z! A; p# x 表面淬火、普通淬火后碳鋼的疲勞強度比較$ m4 Z3 X& X! e& z7 e( p
含碳量% 熱處理方法 扭轉彎曲疲勞強度
# [: H/ Z7 E) {, ^0.33 高頻表面淬火 600+ H+ g$ Z7 }, X
0.33 火焰表面淬火 3504 y5 C9 o3 s1 h
0.33 電爐內整體加熱淬火 90
1 P# \2 @. E8 |: L$ e0.41 高頻表面淬火 6004 D7 k9 _( d, L
0.41 電爐內整體加熱淬火 1104 Q e+ k+ ^, F& t+ M; |
0.41 正火 130- b$ V. U$ `. C" I. y
0.63 高頻表面淬火 360
. p; O( t% p H: ~0.63 火焰表面淬火 3905 t1 w* s$ T* h7 e
0.63 電爐內整體加熱淬火 1503 z& N( e& I; a8 H2 S2 m
; _5 M0 V. A, N. o3 y化學熱處理(滲碳、滲氮等)內容略。
& |% ^* m% k& A4 y2 r$ a7 k摘至化學工業出版社、成大先主編<機械設計手冊第三版第1卷>1-306頁3 s& D% t( i) \+ `& q- A" }
8 j4 U" A) t9 x; A# @
[ 本帖最后由 三腳貓 于 2007-12-15 14:46 編輯 ] |