【分享】金属材料及热处理知识（十九）

1）根据电流频率的不同，感应加热又可分为3类。


2）感应加热淬火的特点:
1) 加热速度快，工件不易脱碳，变形小；
2) 获得的马氏体组织极细，硬度高、脆性小、疲劳强度好；
3) 加热层深度易控制，可实现自动化批量生产。
上述特点使感应淬火加热表面淬火在生产中得到了广泛应用，其缺点是设备较贵，形状复杂零件的处理比较困难。
2.火焰加热表面淬火
利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。火焰表面加热淬火如下图所示，其淬硬层深度一般为2～8mm。这种处理的特点是设备简单、成本低、灵活性大，但淬火质量不易控制。主要用于单件、小批量生产工件及大型工件的表面淬火。

5.6.2 化学热处理
化学热处理是将工件置于一定的化学介质中加热、保温，使介质中一种或几种元素的原子渗入工件表层，以改变工件表层化学成分和组织且又能有更高强韧性的热处理工艺。
根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。
化学热处理由三个基本过程组成：
1）介质的分解：即加热时介质中的化合物分子发生分解并释放出活性原子；
2）工件表面的吸收：即活性原子向固溶体中溶解或与钢中某些元素形成化合物；
3）原子向内部扩散：即溶入的元素原子在浓度梯度的作用下由表层向钢内部的扩散。
一、渗碳
渗碳是指向钢表面渗入碳原子的过程。渗碳是为了使低碳钢工件（含碳量为0.1%～0.25%）表面获得高的碳浓度（0.85%～1.05%），从而提高工件表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性和塑性。若采用中碳以上的钢渗碳，则将降低工件心部的韧性。渗碳主要用于那些对耐磨性要求较高、同时承受较大冲击载荷的零件，如齿轮、活塞销及套筒等。
1）渗碳方法
渗碳的方法通常有气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳等，最常用的是气体渗碳。
气体渗碳是将工件放人密封的渗碳炉内，使工件在高温(900—950℃)的渗碳气氛中进行渗碳（如下图所示）。气体渗碳法的优点是生产效率高，渗层质量好，劳动强度低，便于直接淬火；气体渗碳法的缺点是碳量及渗层深度不易精确控制，电力消耗大等。

2）渗碳后热处理
工件渗碳后必须进行淬火加低温回火处理后才能使用。回火温度一般为160-180℃，常用的淬火方法有以下3种：直接淬火、一次淬火和二次淬火。
3）渗碳层的成分、组织和厚度
低碳钢工件渗碳后，其表面含碳量可达过共析钢的成分，由表向里碳浓度逐渐降低，直至钢的原始含碳量。一般规定，从表面到过渡层一半处的厚度为渗碳层的厚度，渗碳层表面的含碳量以0.85%-1.05%为最好。


二、氮化
1.氮化是指向钢的表面渗入氮原子的过程，其目的是为了提高工件表面的硬度、疲劳强度、耐磨性及耐蚀性。
2.氮化用钢通常为含有Cr、Mo、Al、Ti、V等合金元素的中碳钢，如38CrMoAl。氮化温度较低，一般为500-570℃。氮化层厚度随工件的不同而有所区别，一般不会超过0.6-0.7mm。工件在氮化前需进行调质处理，以保证氮化件心部具有较高的强度和韧性。
3.氮化的特点
1）氮化件表面硬度高（1000-2000HV），耐磨性好，还具有高的热硬性；
2）氮化件疲劳强度高。这是由于氮化后表层体积增大，产生压应力；
3）氮化件变形小。这是由于氮化温度低，而且氮化后不再进行热处理；
4）氮化件耐蚀性好。这是由于氮化后表面形成一层致密的化学稳定性相。
氮化的缺点是工艺复杂，成本高，氮化层薄，因而主要用于耐磨性及精度均要求很高的零件，或要求耐热、耐磨及耐蚀的零件，如精密机床的丝杠、镗床主轴、发动机气缸及热作模具等。