表面热处理方法、特点和应用
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表面热处理是通过改变零件表层组织,以获得硬度很高的马氏体,而保留心部韧性和塑性(即表面淬火),
) w8 S5 I( Z9 c; y6 D9 Z或同时改变表层的化学成分,以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
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4 F" i+ U8 p4 A4 S3 m+ @火焰表面淬火3 ^9 O' U( e7 c6 ~1 X& _9 I
& N; m! x2 A- P4 A# e5 I用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰,喷射到零件表面上,快速加热,当达到淬火温度后,立即喷水或用乳化液进行冷却6 E5 y; Z0 A9 |
9 P H# u( a% T! X! w淬透层深度一般为2-6mm,过深往往引起零件表面严重过热,易产生淬火裂纹。
5 ^$ ^. n2 d( h8 \& b$ x- ^表面硬度:钢可达HRC65,灰铸铁为HRC40-48,合金铸铁为HRC43-52
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6 z' u: G' ~0 c% x这种方法简便,无需特殊设备,但易过热,淬火效果不稳定,因而限制了它的应用
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适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件,如大型轴类、大模数齿轮等
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2 X( }( q0 m$ j, w* K常用钢材为中碳钢,如35、45及中碳合金结构钢(合金元素<3%),如40Cr,65Mn等,还可用于灰铸铁、合金铸铁件。
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碳含量过低,淬火后硬度低,而碳和合金元素过高,则易碎裂,因此,以含碳量右0.35-0.5%之间的碳素钢最适宜。0 k5 o+ H6 ^$ o& {) s4 W
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感应加热表面淬火;将工件放入感应器中,使工件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度后,立即喷水冷却,使工件表层淬火,从而获得非常细小的针状马氏体组织。6 `6 }3 ?4 H Q5 e8 N' d
! N2 i8 o1 v, C" o& r- \根据电流频率,感应加热表面淬火,可以分为:: K ~7 }" ?1 x, Z4 o
高频淬火;100-1000kHz. 中频淬火;1-10kHz. 工频淬火;50Hz: C# T9 y; T9 l/ O; P' q/ k* c
. B# ~1 k+ \1 ]9 i1表层硬度比普通淬火高2-3HRC,并具有较低的脆性:
! G; e3 C3 a4 @3 B3 ?- x2 s2疲劳强度,冲击韧性都有所提高,一般工件可提高20-30%:* J& W* q! B8 E. G, A
3变形小:
$ y- J0 S [5 Q9 R: T- S4淬火层深度易于控制:
& X8 u! D; ?& L, ]* ]1 _ N& D1 C5淬火时不易氧化和脱碳:, O8 f; y5 _9 [% J
6可采用较便宜的低淬透性钢:( d6 _% Z6 [) a+ N( y2 w; e3 _
7操作易于实现机械化和自动化,生产率高, B ?3 x$ T2 s
8电流频率愈高,淬透层愈薄。
* E3 M( F" p+ N3 _, | ]# y 高频淬火一般1-2mm, 中频淬火一般3-5mm, 工频淬火能到>=10-15mm, B+ S7 n8 g5 M& @8 ?
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表面淬火零件的中间热处理是调质1 r7 B) \6 z8 i
表面淬火 缺点:处理复杂零件比渗碳困难' d: l( r8 K6 Y& T1 j: Z% d" L
- W$ U/ h. m2 l" k' M常用中碳钢(0.4-0.5%C)和中碳合金结构钢,也可用高碳工具钢和低合金结构钢,以及铸铁。
N+ g- @4 G8 p/ d: @一般零件淬透层深度为半径的1/10左右时,可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。
" v( n/ \8 o' |5 T3 @; [对于小直径10-20mm的零件,建议用较深的淬透层深度,即可达半径的1/5;
3 t3 z& J5 @. Y* q: s8 y2 R# y对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度,即小于半径1/10以下。" L3 r' i& n2 u. N
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1,工作于摩擦条件下的零件,如一般小齿轮、轴! F# b1 S4 [! V& ?2 g$ N G( T
45、40Cr、42MnVB;高频淬火,淬深1.5-2mm
- j3 Z5 i/ U+ H- y8 O2,承受扭曲、压力负荷的零件,如曲轴、大齿轮、磨床主轴等! c+ K7 l0 y* j
45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨铸铁;中频淬火,淬深3-5mm, ?* [ H' i, \; k/ Z ~
3承受扭曲、压力负荷的大型零件,如冷轧辊等6 z# J+ o1 C, C' _
9Cr2Mo、9Cr2W;工频淬火,淬深>=10-15mm" G1 o% z3 i# T; b
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表面淬火、普通淬火后碳钢的疲劳强度比较/ M- c$ F* z& V0 {& q0 t
含碳量% 热处理方法 扭转弯曲疲劳强度
2 D& r9 R m' Q2 u0.33 高频表面淬火 600% D5 b9 {2 b) P1 b6 Y* b
0.33 火焰表面淬火 350
2 a1 F- d, ^" ^! m# Z! {0.33 电炉内整体加热淬火 90
5 Z+ i- B/ F! v4 P0.41 高频表面淬火 600
; s) l! `3 m8 S8 u' h4 V8 s0.41 电炉内整体加热淬火 1102 _: t$ A/ P% q# I
0.41 正火 130
) h* O0 I/ V6 A9 z3 w0.63 高频表面淬火 360
3 O3 h% }7 i* ^) A* u1 |$ f0.63 火焰表面淬火 390. Q: C# T$ Y+ K, W
0.63 电炉内整体加热淬火 150. S/ z2 x3 x, o) S) _
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化学热处理(渗碳、渗氮等)内容略。
* e& [1 }. U% v$ W% n3 C& i j; t摘至化学工业出版社、成大先主编<机械设计手册第三版第1卷>1-306页
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" M' [2 _# Q1 J' u! s( w3 }9 Y[ 本帖最后由 三脚猫 于 2007-12-15 14:46 编辑 ] |