表面熱處理方法、特點和應用
E; @! }5 |# k6 }
: x7 e7 o9 A3 P) r, J; a0 e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 t$ d* Z! `* D e/ E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。* {" l! e& s) r: B8 r
+ X I0 I9 s0 O+ G; e$ B
9 G8 Z& a# u& [
" A+ b2 C7 y6 C Y* \
火焰表面淬火
* N$ p \% r+ m" \; B [8 e' q; m$ S- i& y/ ~2 A# e0 X0 i1 l" i
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
) s! p! d" a1 r* ^) Z: K. P2 l3 H8 ? A* f, }1 y
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。
% @! G% J$ U4 Z+ j+ }; O: y" b表面硬度:鋼可達HRC65,灰鑄鐵為HRC40-48,合金鑄鐵為HRC43-52- a; a2 E3 P0 ?1 g' a
' ~+ c4 p0 v* t" P2 n0 o# v( Z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1 Y/ |) T' l) F' F
0 S/ p0 h* N `2 f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
) `4 o- L7 z5 ?1 n( C+ U& u7 k$ e' Y9 g: |8 N; g
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。
/ |/ F& P9 k9 c+ ~$ k q5 ?; V2 _- v4 l, 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。2 c! R9 N( h/ k( N
3 L6 G9 o& N, `$ I* N
( C3 d5 Z6 a: ^2 N) I$ t% _
" H- O' B8 ]+ j
! t) I/ H1 L1 W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。
8 k- O6 W) `4 l: M$ x6 I2 [
) A- j& A/ _3 M) v4 t) T" h根據電流頻率,感應加熱表面淬火,可以分為:
/ \/ s4 j, C4 L- T高頻淬火;100-1000kHz. 中頻淬火;1-10kHz. 工頻淬火;50Hz
9 Y4 u4 s8 x% K; P, D& w$ k4 S; \* _" ~
1表層硬度比普通淬火高2-3HRC,并具有較低的脆性:
, T9 [% R) ~$ R, Y7 K$ ]2疲勞強度,沖擊韌性都有所提高,一般工件可提高20-30%:- r) v) C; C& J: q
3變形小:
2 J l+ r) O. M$ K- O1 S- {4淬火層深度易于控制:/ \. G+ \* z3 b" F% \. T
5淬火時不易氧化和脫碳:! `+ N6 B) R# _. q/ O
6可采用較便宜的低淬透性鋼:. B- r5 U: B G- I! o0 O+ v
7操作易于實現機械化和自動化,生產率高- F( s: X& V( B, u/ W: v
8電流頻率愈高,淬透層愈薄。
f d4 f/ W% A1 q" U7 o& C# ^8 ~ 高頻淬火一般1-2mm, 中頻淬火一般3-5mm, 工頻淬火能到>=10-15mm
( w7 l9 f0 ^2 [# A% @# \- U. s3 t y( y j$ g
表面淬火零件的中間熱處理是調質
/ ~- ~. `7 {- D- `表面淬火 缺點:處理復雜零件比滲碳困難
: O' ]$ G/ Y0 M0 w; b: R. W! z4 G& p$ Q" {& d- L: b
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。/ V# W' n& b2 j* {" I, z1 k$ }+ X
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。
5 F" p7 m) i1 N7 T9 ]2 w5 j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;6 z3 K! }2 a$ h. r( l4 ?
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。
F' e. v) P# i) b, K; X
( `; m- x6 e4 q5 J4 L- f' q1,工作于摩擦條件下的零件,如一般小齒輪、軸8 S- m0 m: M+ V/ {7 M7 s: b
45、40Cr、42MnVB;高頻淬火,淬深1.5-2mm
k4 `7 ~5 |# Y) o) k5 i2,承受扭曲、壓力負荷的零件,如曲軸、大齒輪、磨床主軸等
) a- }' j3 i- Q1 E. D; e' P45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨鑄鐵;中頻淬火,淬深3-5mm8 ?3 o/ }4 ^- `9 D
3承受扭曲、壓力負荷的大型零件,如冷軋輥等$ h! g3 K, f+ `/ H6 V+ Z; _" ^
9Cr2Mo、9Cr2W;工頻淬火,淬深>=10-15mm
; S# r/ S& D' y7 Q4 G* V: ?: U# k6 ]7 e' r4 i/ n
表面淬火、普通淬火后碳鋼的疲勞強度比較
* M8 E" |5 S+ c6 i$ b含碳量% 熱處理方法 扭轉彎曲疲勞強度
1 {. Z! n+ V( h% s3 W% \+ [0.33 高頻表面淬火 6001 Q. l% X: J i& n4 M- q9 B2 n
0.33 火焰表面淬火 350: U! L$ k; M: M- ~3 f( ? }9 t4 T
0.33 電爐內整體加熱淬火 90
4 b' g% j. A ~! z0.41 高頻表面淬火 6002 r1 `+ R+ L, Q$ l. |8 e
0.41 電爐內整體加熱淬火 110
) ~) V7 ` }/ a0.41 正火 130% _; E T+ \: P$ u
0.63 高頻表面淬火 3603 s1 p# e7 E8 r) M) q# s: I# i; ?
0.63 火焰表面淬火 390
0 I0 ^* C" \6 l7 H0 `6 g0.63 電爐內整體加熱淬火 150* z% {4 T9 B) H0 j% C
% e: W% i& B. o, m) F# I' x. e- s化學熱處理(滲碳、滲氮等)內容略。
2 ?6 B( Y9 }1 @8 S/ j# {7 D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
! g, N1 L' {3 {- H1 Y0 Z- Y% i6 g
$ P# e9 k3 N. Z$ l6 r+ b! }[ 本帖最后由 三腳貓 于 2007-12-15 14:46 編輯 ] |