表面熱處理方法,、特點和應(yīng)用8 U$ L1 D# _: u9 d
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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),,; U7 z6 O+ B# P1 G4 V" x, H
或同時改變表層的化學(xué)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(xué)熱處理)的方法。
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火焰表面淬火
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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
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6 g0 E% A/ H2 C% v5 X, S A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(chǎn)生淬火裂紋,。2 M& t/ Y2 o6 m% i1 y9 @7 e; C
表面硬度:鋼可達HRC65,,灰鑄鐵為HRC40-48,合金鑄鐵為HRC43-52
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- O' Y1 S6 r9 s3 U7 y! m( G這種方法簡便,無需特殊設(shè)備,,但易過熱,,淬火效果不穩(wěn)定,因而限制了它的應(yīng)用
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適用于單件或小批生產(chǎn)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(shù)齒輪等) G2 }; e1 d. f5 J3 e1 ~
+ K. m+ [: L" `4 K8 }: w常用鋼材為中碳鋼,如35,、45及中碳合金結(jié)構(gòu)鋼(合金元素<3%),,如40Cr,65Mn等,,還可用于灰鑄鐵,、合金鑄鐵件。
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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。
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感應(yīng)加熱表面淬火;將工件放入感應(yīng)器中,使工件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流,在極短的時間內(nèi)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,。. Z' d, M; h% e+ j8 }
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根據(jù)電流頻率,感應(yīng)加熱表面淬火,可以分為:
3 D; ?9 n4 l+ J; a" A% P高頻淬火;100-1000kHz. 中頻淬火;1-10kHz. 工頻淬火;50Hz
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1表層硬度比普通淬火高2-3HRC,,并具有較低的脆性:. _0 R0 b, E/ [5 k/ G
2疲勞強度,,沖擊韌性都有所提高,,一般工件可提高20-30%:# R' e6 L8 J) q0 {% l0 k
3變形小:+ L) Y. W, g1 i' X) j+ M
4淬火層深度易于控制:
% [# y: ?; e- O5 k5淬火時不易氧化和脫碳:1 h5 B+ K9 U/ @& q
6可采用較便宜的低淬透性鋼:& b( n S- ^+ T. s9 A3 R
7操作易于實現(xiàn)機械化和自動化,生產(chǎn)率高- ], B" x7 H6 A
8電流頻率愈高,,淬透層愈薄,。
6 }8 l( y b- Q' [ 高頻淬火一般1-2mm, 中頻淬火一般3-5mm,, 工頻淬火能到>=10-15mm3 Z& C( X4 ?! r. W7 t4 f) r
- \* Q& n( j% j* h表面淬火零件的中間熱處理是調(diào)質(zhì)
3 m% n, n8 C4 ?1 ~0 O9 P! F* Q R表面淬火 缺點:處理復(fù)雜零件比滲碳困難$ w, t0 t5 o& u' i- v% V
# N5 L6 n) ^8 Q+ y% [4 U4 Z# Z常用中碳鋼(0.4-0.5%C)和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼,,也可用高碳工具鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼,以及鑄鐵,。) t5 r; {4 O* K( X, X" w% Q
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,。" o5 S1 B8 r i
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;
C5 f" F6 U O# b% I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,。
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+ q& A- Z4 q' x6 v# }! L1,工作于摩擦條件下的零件,如一般小齒輪,、軸$ [+ m _, g K- F
45,、40Cr、42MnVB,;高頻淬火,,淬深1.5-2mm
2 w0 w C" g; `2,承受扭曲,、壓力負荷的零件,,如曲軸、大齒輪,、磨床主軸等
8 Y6 n. K, a6 C* M* K8 I7 C45,、40Cr、65Mn,、9Mn2V,、球墨鑄鐵;中頻淬火,,淬深3-5mm2 d' M" g% R9 N2 a1 K
3承受扭曲,、壓力負荷的大型零件,如冷軋輥等
/ \: A/ \4 y' I! {- e9Cr2Mo,、9Cr2W,;工頻淬火,淬深>=10-15mm. v/ J! Q# H v6 [
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表面淬火,、普通淬火后碳鋼的疲勞強度比較
: j8 S" q5 W \ I含碳量% 熱處理方法 扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞強度
7 S! C l6 W$ l5 T0.33 高頻表面淬火 6009 p# H8 o0 Q) b& F. ^. s$ U$ ^
0.33 火焰表面淬火 350
5 z: y9 T% }% ~* ]0.33 電爐內(nèi)整體加熱淬火 90
, K0 j6 Z2 B& z3 X$ Z0.41 高頻表面淬火 6000 J. I+ e& d: J+ Z& N9 O/ G
0.41 電爐內(nèi)整體加熱淬火 110) X/ O) v j7 N6 h! I
0.41 正火 1306 x: D2 d% Z9 {
0.63 高頻表面淬火 360
$ M V; I) C( p5 q; z0.63 火焰表面淬火 390
# ~3 A( E$ q0 ]/ W3 A0.63 電爐內(nèi)整體加熱淬火 150+ p, N* c! g" R6 @4 K P/ `
7 W# f+ z c# j, _9 z化學(xué)熱處理(滲碳,、滲氮等)內(nèi)容略。% D/ f! T" }) P
摘至化學(xué)工業(yè)出版社,、成大先主編<機械設(shè)計手冊第三版第1卷>1-306頁- o# ~* P; L. p. s4 q/ x# u
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