324表面淬火和化学热处理 1概述 表面热处理是指仅对工件表面进行热处理以改变其组织和 性能的工艺。 表面淬火是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来 实现的,即利用快速加热使工件表面很快加热到淬火温度, 在热量传到心部之前即迅速冷却,使表层得到马氏体而被 淬硬,而心部仍保持未淬火状态的组织,即原来塑性、韧 性较好的退火、正火或调质状态的组织。 化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质 中保温,使一种或几种元素渗入它的表层,以改变其化学 成分、组织和性能的热处理工艺。 Q長王主火孝
3.2.4 表面淬火和化学热处理 1.概述 • 表面热处理是指仅对工件表面进行热处理以改变其组织和 性能的工艺。 • 表面淬火是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来 实现的，即利用快速加热使工件表面很快加热到淬火温度， 在热量传到心部之前即迅速冷却，使表层得到马氏体而被 淬硬，而心部仍保持未淬火状态的组织，即原来塑性、韧 性较好的退火、正火或调质状态的组织。 • 化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质 中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学 成分、组织和性能的热处理工艺。 11
2表面淬火 (1)感应淬火 感应淬火是利用感应电流通过工件所产生的热效应,使工件表面、 局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺。 >感应淬火工件的常用工艺路线为: 锻造→退火或正火→粗加工→调质或正火→精加工→感应淬火→低温回火→磨削。 (2)火焰淬火 火焰淬火是应用氧乙炔(或其它可燃气)火焰对零件表面进行加 热,随后冷却的工艺。 >火焰淬火零件的常用材料为中碳钢和中碳合金钢,如35、45、 40cr、65Mn等;还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。 火焰淬火的淬硬深度一般为2~6mm。主要适用于单件或小批量 生产的大型零件和需要局部淬火的工具及零件等。 Q長王主火孝
2.表面淬火 （1）感应淬火 ➢ 感应淬火是利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面、 局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺。 ➢ 感应淬火工件的常用工艺路线为： 锻造→退火或正火→粗加工→调质或正火→精加工→感应淬火→低温回火→磨削。 （2）火焰淬火 ➢ 火焰淬火是应用氧-乙炔（或其它可燃气）火焰对零件表面进行加 热，随后冷却的工艺。 ➢ 火焰淬火零件的常用材料为中碳钢和中碳合金钢，如35、45、 40Cr、65Mn等；还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。 ➢ 火焰淬火的淬硬深度一般为2～6mm。主要适用于单件或小批量 生产的大型零件和需要局部淬火的工具及零件等。 12
3化学热处理 化学热处理最常用的是渗碳、渗氮和碳氮共渗,可提高钢的硬度、耐磨性及疲劳性能 等。 (1)钢的渗碳 渗碳是将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。 >目的是使低碳w=010%~0.25%)钢件表面得到高碳w4=10%~12%),经适当的热处理 淬火+低温回火)后获得表面高硬度、高耐磨性;而心部仍保持-定强度及较高的塑性、韧 适用于同时受磨损和较大冲击载荷的低碳、低合金钢零件。 要使渗碳层发挥出应有的作用,渗碳后还需进行淬火+低温回火处理。 渗碳工件的一般工艺路线为: 锻造→正火→机械加工一渗碳→淬火+低温回火→精加工。 (2)钢的渗氮 渗氮是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺 其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲性质耐蚀性及热硬性。目前应用较多的有气体渗 氮和离子渗氮。 渗氮件表面具有高硬度(1000~1100HV)、高耐磨性、高的耐蚀性能,主要作用是表面强 化和表面保护。 主要应用于在交变载荷下工作排要求耐磨的重要结构零件等。 渗氮零件的设计技术要求应注明化层深度、表面硬度、氮化部位心部哽度等。 渗氮工件的一般工艺路线为 锻造→正火→粗加工→调质→精加工→去应力→粗磨氨化→精磨或研磨。 Q長王主火孝
3.化学热处理 • 化学热处理最常用的是渗碳、渗氮和碳氮共渗，可提高钢的硬度、耐磨性及疲劳性能 等。 （1）钢的渗碳 ➢ 渗碳是将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。 ➢ 目的是使低碳(wc =0.10%～0.25%)钢件表面得到高碳(wc =1.0%～1.2%)，经适当的热处理 （淬火+低温回火）后获得表面高硬度、高耐磨性；而心部仍保持一定强度及较高的塑性、韧 性。 ➢ 适用于同时受磨损和较大冲击载荷的低碳、低合金钢零件。 ➢ 要使渗碳层发挥出应有的作用，渗碳后还需进行淬火+低温回火处理。 ➢ 渗碳工件的一般工艺路线为： 锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工。 （2）钢的渗氮 ➢ 渗氮是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。 ➢ 其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性质、耐蚀性及热硬性。目前应用较多的有气体渗 氮和离子渗氮。 ➢ 渗氮件表面具有高硬度（1000～1100HV）、高耐磨性、高的耐蚀性能，主要作用是表面强 化和表面保护。 ➢ 主要应用于在交变载荷下工作并要求耐磨的重要结构零件等。 ➢ 渗氮零件的设计技术要求应注明氮化层深度、表面硬度、氮化部位、心部硬度等。 ➢ 渗氮工件的一般工艺路线为： 锻造→正火→粗加工→调质→精加工→去应力→粗磨→氮化→精磨或研磨。 13
3.3表面工程技术方法与工艺 Cu2+ Cu2+ SO4一 CuSA 图3-4电镀原理及电镀产品 将待镀工件和直流电源的负极相连,将电镀金属和直流电源的正极相 连,然后把它们一起放入盛有含欲镀覆的金属离子盐溶液的镀槽中, 当在工件和电镀金属间通入直流电流时,镀液中的金属离子将移向阴 极,在阴极金属离子失去电荷产生还原反应,沉积在工件表面上。作 为阳极的电镀金属将逐渐溶解,不断补充镀液中的金属离子,使电镀 继续下去,电镀原理及电镀产品如图3-4所示。 Q長王主火孝
3.3表面工程技术方法与工艺 3.3.1 电镀 1.电镀基本原理 ➢ 电镀是通过电解方法在固体表面上获得金属沉积层的过程。 ➢ 目的 改变固体材料的表面特性，改善外观，提高耐蚀、抗磨性、减 摩性能；制成特定成分和性能的金属覆盖层，提供特殊的电、磁、光、 热等表面特性和其它物理性能等。 ➢ 应用在机械、交通、能源、航空、船舶、仪表以及轻工日用品的生产 制造中。 ➢ 将待镀工件和直流电源的负极相连，将电镀金属和直流电源的正极相 连，然后把它们一起放入盛有含欲镀覆的金属离子盐溶液的镀槽中， 当在工件和电镀金属间通入直流电流时，镀液中的金属离子将移向阴 极，在阴极金属离子失去电荷产生还原反应，沉积在工件表面上。作 为阳极的电镀金属将逐渐溶解，不断补充镀液中的金属离子，使电镀 继续下去，电镀原理及电镀产品如图3-4所示。 14 图3-4 电镀原理及电镀产品
「2镀层的主要特性及用途 1)防护性镀层 电镀金属有锌、镉、锡及其合金,如锌镍、锌铁、锌锡、锌钛、锡镍等 主要用于钢铁件在大气和其它环境中的防锈及防腐蚀。其作用和涂装相 似,但镀层有金属感,而且具有导电性和可摩擦性。如螺纹类产品只能 用电镀而不能用油漆来防腐蚀,这类镀层大都为阳极镀层,有较好的防 锈能力。随着光亮电镀的实现,这类镀层经处理后也具有一定的装饰性。 防护性镀层占全部电镀层的60%以上,主要用于标准紧固件、仪器仪表 底板和零件等。 (2)装饰性镀层 这类电镀除要求有较高的防腐性外,对表面装饰性也有较高要求,如汽 车、摩托车、机床、日用品等表面电镀铜镍铬、镍铬、双层镍铬、三层 镍铬和镍镀层上镀仿金等。最终的镀层必须带有装饰性,而其本身要在 大气中能稳定和有一定耐磨性。除镀铬层、镀金层和少数贵金属及少量 合金层外,最后一层往往是有机覆盖层。防护装饰性镀层在电镀产品中 约占30%。 Q長王主火孝
2.镀层的主要特性及用途 1）防护性镀层 ➢ 电镀金属有锌、镉、锡及其合金，如锌镍、锌铁、锌锡、锌钛、锡镍等， 主要用于钢铁件在大气和其它环境中的防锈及防腐蚀。其作用和涂装相 似，但镀层有金属感，而且具有导电性和可摩擦性。如螺纹类产品只能 用电镀而不能用油漆来防腐蚀，这类镀层大都为阳极镀层，有较好的防 锈能力。随着光亮电镀的实现，这类镀层经处理后也具有一定的装饰性。 防护性镀层占全部电镀层的60％以上，主要用于标准紧固件、仪器仪表 底板和零件等。 （2）装饰性镀层 ➢ 这类电镀除要求有较高的防腐性外，对表面装饰性也有较高要求，如汽 车、摩托车、机床、日用品等表面电镀铜镍铬、镍铬、双层镍铬、三层 镍铬和镍镀层上镀仿金等。最终的镀层必须带有装饰性，而其本身要在 大气中能稳定和有一定耐磨性。除镀铬层、镀金层和少数贵金属及少量 合金层外，最后一层往往是有机覆盖层。防护装饰性镀层在电镀产品中 约占30％。 15