金属组织控制技术考试总结.docx
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金属组织控制技术考试总结
第1章退火与正火
1.2常用退火工艺方法
1.2.1扩散退火
扩散退火又称均匀化退火,加热到略低于固相线的温度下长时间保温;目的是消除铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。
碳钢扩散退火的温度一般为1100~1200,合金钢多采用1200~1300。
工件高温长时间扩散退火后,奥氏体晶粒十分粗大,如不进行热轧,则必须进行一次完全退火或正火来细化晶粒。
1.2.2完全退火
将(碳钢加热至Ac3+20~30,合金钢Ac3+30~50),保温一定时间后缓慢冷却,获得接近平衡组织的热处理工艺。
保温时间t=KD,K(加热系数)=1.5~2.0min/mm,D(工件有效厚度):
圆柱体取直径,正方形截面取边长,长方形截面取短边长,板件取板厚,套筒类工件取壁厚,圆锥体取离小头2/3长度处直径,球体取球径的0.6倍作为有效厚度D。
1.2.3不完全退火
将加热到(亚共析钢:
Ac1~Ac3,过共析钢:
Ac1~Accm),保温足够时间后缓慢冷却,以获得接近平衡组织的热处理工艺
目的:
降低硬度,消除内应力。
不完全退火的加热温度比完全退火低,过程时间短,节省燃料和时间,因而较经济。
一般对锻造工艺正常的亚共析钢,均采用不完全退火来代替完全退火。
不完全退火的保温时间和完全退火相同。
过共析钢的不完全退火,实质上是球化退火的一种。
1.2.4球化退火
使钢中碳化物球状化,获得球化体的一种热处理工艺。
主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢等,其目的是降低硬度、均匀组织、改善切削加工性能,并为淬火作组织准备。
调质:
淬火加高温回火,得到回火索氏体。
1.2.5等温退火
钢加热到Ac3以上30~50保温后以较快的冷却速度冷至稍低于Ar1的温度等温,使奥氏体转变为珠光体,再空冷至室温的热处理工艺。
目的:
加速工艺过程。
1.2.6再结晶退火
结晶:
液态到固态,伴随相变
再结晶:
组织重构,无相变
重结晶:
同素异构转变,临界点
再结晶退火的加热温度为TR以上150~250,TR为再结晶温度(大约为0.4Tm)
一般钢的再结晶退火温度为650~700,保温时间为1~3h。
再结晶退火后通常在空气中冷却。
目的:
消除冷作硬化,提高塑性,改善切削加工性能及压延成型性能。
对于临界变形度范围形变的工件,采用完全退火或正火来代替再结晶退火。
1.2.7去应力退火
为了消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机械加工过程中引起的残余内应力而进行的退火,(相变点以下)
钢的去应力退火加热温度较宽,但不超过Ac1点,一般在500~650之间。
铸铁件去应力退火温度一般为500~550,超过550容易造成珠光体的石墨化。
焊接件的退火温度一般为500~600。
对切削加工量大,形状复杂而要求严格的刀具、模具等,淬火之前常进行600~700、2~4h的去应力退火。
去应力退火后的冷却应尽量缓慢,以免产生新的应力,随炉冷到200~300后空冷至室温。
1.3钢的正火
正火是将(亚共析钢Ac3,过共析钢Accm)加热到以上适当温度,保温一定时间,使之完全奥氏体化,然后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。
正火的目的:
1.改善切削加工性能;2.细化晶粒,均匀组织,消除内应力;3.消除过共析钢的网状碳化物;4.提高普通结构件的力学性能。
1.4退火与正火的选择
1.含碳量小于0.25%(质量)的低碳钢和低碳合金钢选用正火。
因为较快的冷却速度可以防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体。
2.含碳量为0.25%~0.5%(质量)的中碳钢也可以用正火代替退火。
3.含碳量为0.5%~0.75%(质量)的中高碳钢,一般采用完全退火或不完全退火。
4.含碳量大于0.75%(质量)的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火。
从经济角度考虑,正火比退火生产周期短,操作简便,工艺成本低。
习题P.13
1、确定下列工件的退火方法,并指出退火的目的及退火后的组织。
(1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度:
再结晶退火;目的:
消除内应力和残余应力;组织:
F+P
(2)ZG35的铸造齿轮:
去应力退火;目的:
消除残余内应力;组织:
F+P
(3)锻造过热后的60钢锻坯:
完全退火;目的:
细化晶粒和改善组织,消除内应力,降低硬度,改善切削加工性;组织:
F+P
(4)具有片状渗碳体的T12钢坯:
球化退火;目的:
降低硬度,均匀组织,改善切削加工性,并为淬火作组织准备;组织:
P+Fe3C
3、正火与退火有何不同?
如何进行选择?
(1)工艺:
加热T、保温t相同。
冷速不同:
退火:
随炉冷;正火:
空冷
(2)组织:
亚共析钢:
正火后,先共析F少,P数量多,且P片间距小;过共析钢:
正火后,先共析网状Fe3C数量少,甚至没有
(3)性能:
正火后获得的组织比相同钢材退火的要细小,因此,强度、硬度及韧性较高。
只有球化退火的钢件,因其所得的组织为粒状珠光体,其综合性能优于正火的钢件。
选择:
(1):
含碳量小于0.25%(质量)的低碳钢和低碳合金钢选用正火。
(2):
含碳量为0.25~0.5%(质量)的中碳钢也可以用正火代替退火。
(3):
含碳量为0.5~0.75%(质量)的高碳钢一般采用完全退火或不完全退火。
(4):
含碳量大于0.75%(质量)的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火,如有二次网状渗碳体存在,应先进行正火,消除网状渗碳体。
4、球化退火的目的是什么?
说明球化退火的原理及常用的3种球化退火的工艺。
(1)目的:
降低硬度,均匀组织,改善切削加工性,并为淬火作组织准备。
(2)原理:
球化组织不易过热,即球体溶入奥氏体较慢,所以奥氏体晶粒不易长大,淬火
后组织为隐晶马氏体,且淬火开裂倾向小。
(3)工艺:
a、一次加热球化退火工艺,b、等温球化退火工艺,c、往复球化退火工艺
5、今有一批20CrMnTi钢制造的拖拉机传动齿轮,锻造要进行车内孔、拉花键及滚齿等机械加工,然后进行渗碳、回火。
试问锻后及机加工前是否需要进行热处理?
若需要,则应该进行什么热处理?
其主要工艺参数如何选择?
答:
要;正火;工艺参数:
a、提高温度Ac3+30~50℃,b、保温时间T=kD,冷却:
空冷
第2章淬火与回火
2.1淬火的定义及目的
把钢加热到临界点(亚共析钢Ac3,共析钢过共析钢Ac1)以上保温并随之以大于临界冷却速度冷却,以得到亚稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
目的:
1.提高工件的硬度和耐磨性;2.提高工件综合力学性能;3.改善钢的特殊性能。
45钢Ac3以上水淬:
混合M
45钢Ac1~Ac3水淬:
铁素体、M
T10钢Ac1以上水淬:
粒状Fe3C、M、Ar
T10钢Accm以上水淬:
M、Ar
2.2淬火介质
2.2.1淬火介质的要求
具有足够的冷却速度;冷却速度大于临界冷却速度
考研:
淬火冷却时怎样才能既得到马氏体而又减小变形与避免裂纹呢?
一是寻找一种比较理想的淬火介质,二是改进淬火的冷却方法。
2.2.2淬火介质冷却能力评定与测定
淬硬能力,用淬火烈度H评定,越大冷却能力越强。
P.18
2.2.3淬火介质的分类与特性
常用:
液态介质
淬火介质是否发生物态变化,可把淬火介质分成两类,一类是有物态变化的,另一类是无物态变化的。
1.有物态变化的淬火介质:
水基、油基。
冷却过程:
蒸汽膜阶段,沸腾阶段,对流阶段
特性温度:
蒸汽膜破裂的极限温度。
(越高越好)
2.无物态变化的淬火介质:
熔盐、熔碱、熔化金属以及空气。
大多用于分级淬火和等温淬火。
特点:
1.依靠周围介质的传导和对流将工件的热量带走。
因此介质的冷却能力除取决于介质本身的物理性质外,还与工件与淬火介质间的温度差有关;2.无物态变化的淬火介质在较高温度下冷却速度很高,而在工件接近介质温度时冷速迅速降低。
特性十分好,接近理想。
影响淬火介质冷却能力的因素:
1.内在因素,介质本身因素,即比热、汽化热、蒸汽压等;2.外在因素,添加物、淬火介质温度、搅拌、工件尺寸;(添加物:
1.所有不溶或微溶于水的物质,增加蒸汽膜的稳定性;2.所有溶于水并与之形成水溶液的物质,如盐、碱等,均降低蒸汽膜的稳定性)
2.2.4常用淬火介质的冷却特性
1.水,具有良好的物理化学性能。
水的热容量较大。
(1)水的冷却特性不理想,水的冷却速度较大,水的冷却特性与理想的淬火介质的冷却特性恰好相反;
(2)水的特性温度很低;(3)水温升高,高温区冷却能力降低;而低温区冷却能力不变;(4)增加水的搅拌,可增加高温区的冷却速度,但不会减少工件开裂倾向。
水只适用于形状简单、尺寸不大的碳钢工件。
2.盐水和碱水,使蒸汽膜阶段缩短,特性温度提高,从而加速冷却速度。
盐水和碱水溶液适用于形状简单、尺寸较大的碳素结构钢工件的淬火,对大截面的碳素工具钢、低合金钢工件可采用盐水-油双液淬火。
3.油,接近理想的冷却介质,L-AN32(20号机油)号数越高,黏度越大。
油的温度提高,黏度减少,流动性提高,冷却能力提高,一般在60~80间较好。
油适用于合金钢和小截面的碳钢工件。
主要缺点:
汽化热、比热、导热性小以及黏度大,整个冷却过程均比水小。
防止油的老化:
1.控制油温;2.经常清除油渣和氧化皮,保持油的纯洁,及时补充新油;3.避免水分带入。
2.3钢的淬透性
2.3.1淬透性的基本概念
钢的淬透性:
表征钢材淬火时获得马氏体能力的特性。
淬透性:
指淬火时获得马氏体的难易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关,或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
淬硬性:
指淬成马氏体可能得到的最高硬度,因此它主要和钢中含碳量有关。
铁素体:
C在a中的固溶体;马氏体:
C在a中的过饱和固溶体(亚结构:
韧性)
2.3.2淬透性的测试方法
临界直径:
在一定的淬火介质中冷却时工件心部恰好能够最大淬透(达到半马氏体硬度)的那个临界直径。
临界直径法是用临界直径的数值来表示钢的淬透性,临界直径D0越大,则钢的淬透性越好。
用临界直径法表示钢的淬透性,必须标明淬火介质的淬火烈度。
端淬法:
规定了统一的标准方法来测定钢的淬透性。
端淬试验结果可以用Jxx-d来表示。
其中xx表示硬度值HRC,d表示从测量点至淬火端面的距离mm
2.3.3淬透性在生产中的应用及意义
端淬曲线几个注意点:
1.近端面1.5处的硬度可代表钢的淬透性,此处一般情况下表示99.99%M的硬度;2.曲线上拐点处大致与50%M硬度一致,该点距水冷端距离的远近代表该钢的淬透性高低;3.硬度变化平稳标志着钢的淬透性大。
端淬法的局限性:
对低淬透性钢其末端的冷速可能还不能淬透;对高淬透性钢则冷速显得太快,甚至使整个试样完全淬透。
必须采取特殊的方法,但目前这些方法还未标准化。
低碳钢:
减小有效厚度;高碳钢:
增加有效厚度,如加套筒。
合理选材:
不是一切工件都是要求钢的淬透性越高越好,如焊接件、渗碳钢,低碳钢、高频淬火工件。
合理选择淬硬层深度:
1.一般对于重要工件承受危险应力的部位应获得90%以上的M,如连杆、弹簧等;2.对于要求不是很高的调质件,一般只要求不出现F,即可满足要求;3.对于工作条件繁重的热锻模,要求高强度和高韧性,硬化层越深,其工作寿命越高。
小型锻模要求全部淬透,大锻模硬化层厚度应在100mm以上。
2.4淬火应力、变形及开裂
2.4.1淬火应力
热应力:
工件在加热或冷却时,由于表面和心部存在的温差导致热胀冷缩的不一致所引起的内应力。
组织应力:
工件在淬火冷却时,由于表层和心部存在着温差而使相变不同时所产生的内应力。
热应力:
开始时表层产生拉应力、心部为压应力;最终时表层产生压应力、心部为拉应力。
组织应力:
开始时表层产生压应力、心部为拉应力;最终时表层产生拉应力、心部为压应力。
工件淬火时只要伴随有相变过程,热应力和组织应力总是同时产生,且变化规律恰好相反。
组织应力是发生在工件塑性较低的低温阶段,是产生淬火开裂的主要原因。
影响因素:
热应力:
加热或冷却速度越大,截面上温差越大,热应力也就越大。
热应力引起工件在较高温度下的不均匀塑性变形,淬火时引起工件淬火变形。
由热应力引起开裂的特点,裂纹由内向外发展,形成横向或弧状裂纹。
(横向裂纹往往在未淬透情况下形成,属于热应力所引起。
常发生于大型轴类工件)
组织应力:
马氏体转变温度区域的冷却速度小、工件尺寸大、钢的导热性好、奥氏体的屈服强度高、碳含量低、马氏体比容小,都能使组织应力减小。
由组织应力引起开裂的特点是沿轴向分布的纵向裂纹。
(纵向裂纹多产生于工件完全淬透的情况下)
工件淬裂的危险尺寸:
一般情况下对于普通钢而言,水淬时淬裂的危险尺寸在8~12mm,油淬时的危险尺寸在25~39mm。
2.4.2淬火变形
形状变形,体积变形
1.热应力引起的淬火变形
工件在心部受多向压应力作用失去原形,使形状趋于球状。
2.组织应力引起的淬火变形
沿最大尺寸方向伸长,沿最小尺寸方向收缩,表面内凹,棱角变尖。
3.组织转变引起的体积变形
工件的各部分尺寸按比例同速率的膨胀或收缩,并不改变工件的外形。
2.5淬火工艺确定原则
为了获取M组织,它是强化钢材最主要的热处理方法。
淬火工艺规范(工艺制度):
加热温度,保温时间,淬火方法。
2.5.1淬火加热温度
淬火加热温度主要根据钢的临界点来确定。
亚共析钢:
Ac3+30~50,得到细晶粒马氏体组织;共析钢和过共析钢:
Ac1+30~50。
过共析钢为什么不是Accm以上?
1.碳化物全部溶入奥氏体中,奥氏体晶粒长大,淬火后得到粗大片状马氏体,其显微裂纹增加,脆性增大,淬火开裂倾向也增大;2.淬火加热温度过高,氧化脱碳倾向增大,变形开裂倾向也增大;3.由于碳化物的溶解,奥氏体中含碳量增加,淬火后残余奥氏体量增多,工件的硬度和耐磨性降低。
亚共析钢存在有带状组织时,淬火加热温度应适当高一些。
过共析钢中含有碳化物偏析时,淬火加热温度应适当低一点。
小工件淬火加热温度取下限,大工件取上限,甚至可取临界点以上50~80(碳钢)。
盐浴炉淬火加热温度取下限,箱式炉取上限。
合金钢:
Ac1或Ac3+50~100,而含有过热敏感元素(如Mn)的钢,由于加热时晶粒易长大,故淬火加热温度要低一些,取下限Ac3+50。
2.5.2淬火加热时间
升温、保温t=a•K•D(a加热系数,K装炉修正系数,D工件有效厚度)
过热组织:
淬火加热温度过高,保温时间过长,造成A晶粒粗大,淬火后马氏体尺寸过大,称为~
过热的工件进行一次退火或正火使组织细化及均匀化,然后再重新加热淬火可纠正过热组织。
过烧组织:
淬火加热时,温度过高,导致A晶粒发生氧化或局部熔化的现象。
只能报废!
2.5.3淬火冷却方法
1.单液淬火:
是将奥氏体化的工件淬入一种淬火介质中,使之连续冷却至室温的方法。
目前开发的各种新型淬火介质主要适用于这种单液淬火。
优点:
工艺过程简单、操作方便,容易实现机械化和自动化。
缺点:
水淬容易导致工件的变形与开裂,油淬达不到硬度要求,只适用于形状简单、尺寸小的碳钢和合金钢工件。
预冷淬火法P.43
2.双液淬火:
将奥氏体化的工件先在冷却能力较强的淬火介质中快速冷却至接近Ms点的温度,再转入冷却能力较弱的淬火介质中继续冷却,以获得马氏体组织,适用于形状复杂的小型工件和碳钢制造的大型工件。
优点:
可以有效地降低淬火应力,减少淬火变形与开裂
缺点:
难控制,质量不易控制
3.分级淬火:
将奥氏体化的工件淬入高于该钢Ms点热浴中停留一定时间,待工件各部分与热浴的温度一致后,取出空冷至室温,在缓慢冷却条件下完成马氏体转变的淬火冷却方法。
由于分级保温,使工件内外温度均匀,所以减少了热应力和组织应力。
4.等温淬火:
将奥氏体化的工件淬入高于Ms点的热浴中等温,保持足够长的时间,使之转变为下贝氏体组织,然后取出空冷的淬火冷却方法。
(盐浴发生组织转变)
由于下贝氏体的比容比马氏体小,所以淬火应力较小,变形很小,一般不会开裂。
当预淬中获得的马氏体不多时,也可以不进行回火。
预淬等温淬火增加了界面,提高了下贝氏体形核率,尺寸小。
晶界形核,组织紊乱,有能量起伏。
5.喷射淬火:
是向工件喷射水流的淬火的方法,主要用于局部淬火的工件(厚薄相差悬殊的工件)。
用这种方法淬火不会在工件表面形成蒸汽膜,故可获得比普通水淬更深的淬硬层。
6.冷处理:
是将工件淬火冷却到室温后,继续在零度以下的介质中冷却的工艺。
目的是:
最大限度地减少残余奥氏体。
用于量具、精密轴承;精密丝杠。
常用低温介质:
干冰(固体CO2)或干冰加酒精。
节能热处理:
采用冷处理加一次回火代替高速钢的三次回火。
2.6钢的回火
2.6.1回火的目的及分类
回火的目的:
1.改变强度、硬度高,塑性、韧性差的淬火组织;2.使不稳定的淬火组织M和Ar转变为稳定组织,保证工件不再发生形状和尺寸的改变;3.消除淬火组织应力,防止进一步变形和开裂。
1.低温回火(<250):
回火马氏体。
低碳钢淬火得到板条马氏体,本身具有较高的强度、硬度、塑性和韧性,低温回火可降低内应力,使强韧性进一步提高。
2.中温回火(350~500):
有较高的弹性极限,同时有足够的强度、塑性和韧性。
中温回火主要用于弹簧,回火后得到回火屈氏体组织。
3.高温回火(>500):
淬火加高温回火,获得回火索氏体组织的工艺称为调质处理。
如连杆、螺栓、齿轮及轴。
2.6.2回火温度和时间的确定
淬火钢回火后的力学性能,常以硬度来衡量。
淬火钢回火需要保温一定时间,以使工件表面与心部温度均匀一致,组织转变充分进行,淬火应力得到充分消除。
不小于40min。
回火时间与工件的有效厚度、回火温度、加热介质有关。
2.6.3回火冷却与回火脆性
回火冷却一般在空气中进行,也有的在水、油等介质中进行。
具有第二类回火脆性的工件,回火后应快速冷却(油冷或水冷),以抑制回火脆性。
快速冷却后产生的残余应力,可以通过补充一次低温回火来消除。
回火注意事项:
1.淬火后工件冷至用手可以触摸时就可以进行回火;2.高碳合金钢应冷透后再进行回火,以减少Ar;3.要避免在第一类回火脆性区回火;具有第二类回火脆性的钢,回火后要快冷。
若已产生回火脆性可将工件重新加热到回火温度后快冷,即可消除回脆。
习题P.49
1、淬火内应力是怎样产生的?
它与哪些因素有关,退回和回火都能消除内应力,在生产中能否通用?
原因何在?
答:
1、淬火内应力是由于淬火时零件各部分冷却速度不一致和组织转变产生的,还受零件表面和心部组织不均匀性以及零件内部的弹、塑性变形不一致的影响。
2、与钢的成分、原始组织、淬透性、零件形状和尺寸、热处理工艺参数及冷却介质
3、退火和回火因加热温度不同,组织转变不同,所获得的性能不同,故不能通用。
4、退火主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冲压件和机械加工中的内应力,它不和淬火并用;回火主要用于消除淬火件的内应力,是淬火后采用的热处理工艺。
2、现需要制造一汽车传动齿轮,要求表面具有高的硬度、耐磨性很高的接触疲劳强度,心部具有良好的韧性,应采用哪种工艺及材料?
答:
用低碳合金结构钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火
3、将45钢和T10钢加热到700℃、770℃、840℃淬火,说明淬火温度是否正确?
为什么45钢在770℃淬火的硬度比T12钢低?
答:
45钢淬火温度Ac3+30~50℃选840℃;T10钢淬火温度Ac1+30~50℃选770℃;45钢770℃淬火组织:
M+F。
T12钢在770℃淬火组织:
M+Fe3C+AR,相比较T12固溶碳量高,其淬硬性高。
4、今用T10钢制造形状简单的车刀,其工艺路线为锻造→热处理→机械加工→热处理→磨削,试说明需采用何种热处理和其作用,指出热处理后的大致硬度和显微组织。
答:
(1)球化退火;作用:
降低硬度,均匀组织,改善切削加工性,并为淬火作组织准备。
(2)淬火+低温回火;作用:
使零件获得较高的硬度、耐磨性和韧性,消除淬火内应力,稳定组织和尺寸。
(3)工艺规范:
760℃水淬+200℃回火;显微组织:
回M+Cm,大致硬度:
60HRC.
5、有两个T10钢小样试样A和B,A试样加热到750℃、B试样加热到850℃,均充分保温后在水中冷却,哪个试样的硬度更高?
为什么?
答:
试样A硬度高T10钢的淬火温度Ac1+30~50℃为770~790℃;A试样加热到750℃低于淬火温度淬火组织中将出现F。
6、根据下列表格提供的条件填写组织。
钢号
850℃水淬
850℃油冷
850℃空冷
850℃炉冷
850℃水冷+560℃空冷
780℃水冷+200℃空冷
45钢
M
F+P+M
F+P
F+P
回火S
Fe3C+Ar
+回火M
T10
M+Ar
Fe3C+P+B+M
P
Fe3C+P
F+回火M
回火M
第3章钢的表面淬火
3.1表面淬火的目的及应用
钢的表面淬火是不改变工件表面化学成分,而只通过强化手段来改变工件表面的组织状态和性能的热处理方法。
3.1.1表面淬火的目的
表面淬火的目的:
使工件表面获得高硬度和耐磨性,而心部保持足够的塑性和韧性。
3.1.2表面淬火用材料及应用
中碳调质钢、球墨铸铁
3.2表面淬火工艺原理
3.2.1表面淬火时的相变特点
提高加热速度将使Ac3、Ac1、Accm线均升高;快速加热条件下可以无扩散地完成奥氏体相变
加热速度快,使奥氏体的形核率大大提高,从而形成极细的起始晶粒。
在快速加热条件下起始晶粒来不及长大,因而显著细化奥氏体晶粒,淬火后的马氏体为隐晶马氏体。
当用超快速加热时,可获得超细化晶粒。
快速加热条件下形成的奥氏体,其含碳量将随加热速度的提高偏离钢的平均含碳量。
快速加热使奥氏体成分不均匀及晶粒细化,这样就减小了过冷奥氏体的稳定性,使C曲线左移(用水淬)
3.2.2表面淬火后的组织与性能
组织:
一般加热温度沿截面分为3个区:
淬硬区、过渡区、心部组织
45钢正火后由表及里组织:
M—M+F—M+F+P—F+S
45钢调质:
M—M+F—M+F+P—回火S
性能:
表面硬度:
其表面硬度比普通加热淬火的硬度也高2~3个洛氏硬度单位。
这种硬度增高现象与快速加热条件下奥氏体成分不均匀、奥氏体晶粒及亚结构细化有关。
耐磨性:
快速加热表面淬火后工件的耐磨性比普通淬火的高,淬硬层中马氏体晶体极为细小,碳化物弥散度较高,硬度、强度较高,以及表层高的残余压应力综合影响的结果。
疲劳强度:
正确的表面淬火工艺,可以显著地提高工件的疲劳强度。
原因:
1.工件经过表面淬火后,表层得到了隐晶马氏体实现了组织强化;2.表层存在高的残余压应力,减少了表层疲劳裂纹的萌生与扩展的危险性。
3.3表面淬火方法
感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火
3.3.1感应加热表面淬火
感应加热表面淬火是目前应用最广、发展最快的表面淬火方法。
工频:
50Hz;中频:
<10kHz;高频:
30~1000kHz;高频脉冲:
27MHz
表面效应(集肤效应):
涡流在被加热工件中分布由表面至心部呈指数规律衰减,因此,涡流主要分布于工件表面,工件内部几乎没有电流通过,这种高频感应电流(涡流)集中在工件表面的倾向称为表面效应。
工程上规定Ix降至Io的1/e值处的深度为电流透入深度,用表示
频率越高,电流透入深度越浅,表面效应越显著。
透入式加热:
这种加热即>H,又称薄层加热,加热仅在薄层内进行,主要依靠电磁感应直接加热,其深度近似为。
除了表面效应,还有:
邻近效应,环状效应,尖角效应
工艺路线:
轧材下料/锻造—退火或正火—切削(粗)加工—调质—切削(半精)加工—感应淬火—低温回火—磨削加工
表面淬