工艺的核心:实现零件的“表硬里韧”力学性能。
一、表面淬火(Surface Hardening)
表面淬火是一种热处理工艺,它不改变钢表层的化学成分,但能改变表层的结构。通过快速加热,使钢的表层奥氏体化,随后急冷,从而在表层形成马氏体,而心部则保持原状。
适用的用钢:主要选用中碳或中碳低合金钢,如40、45、40Cr、40MnB等。
淬火方法:包括感应加热(高、中、工频)、火焰加热、电接触加热法等。
1. 感应加热表面淬火
(此处可详述感应加热的基本原理和工艺要求)
感应加热生产的特点是:淬火件质量好,工件变形小,不易氧化及脱碳,淬火层容易控制,生产率高。但设备投资较大,不适用于复杂形状零件和小批量生产。
2. 火焰加热表面淬火
(此处详述火焰加热表面淬火的基本方法和特点)
此方法设备简单,操作方便,成本低,适用于单件、小批量及大型零件的生产,但淬火质量稳定性需进一步提高。
二、化学热处理
化学热处理是将零件置于特定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中的一种或几种元素原子渗入工件表层,从而改变钢表层的化学成分和的热处理工艺。
基本过程:
- 分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。
- 吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。
- 扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩散层。
进行条件:
- 渗入元素的原子需是活性原子,且具有较大的扩散能力。
- 零件本身需具有吸收渗入原子的能力。
种类:包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
以渗碳为例:
经过渗碳后的热处理工艺,可得到特定的结构。常用的钢种包括15、20等多种。
渗氮 (Nitridation of steel)
(详述渗氮的定义、目的、用钢、方法、工艺及特点)
渗氮处理后的零件表层会有特定的化合物层,如Fe4N、Fe2N等,而心部则保持原有结构。常用的钢种包括35 CrMo等。
钢的碳氮共渗氰化处理
(详述碳氮共渗的定义、目的、方法、工艺)
碳氮共渗的目的也是为了获得表硬里韧性能的零件。
三、钢铁的氧化和磷化
钢铁的氧化和磷化是表面处理的重要步骤。
1. 钢铁的氧化
钢铁的氧化处理也称为发蓝或发黑,通过特定溶液处理使其表面生成氧化膜。膜层颜色及提高耐蚀性的方法也进行说明。
2. 钢铁的磷化
钢铁的磷化是使其表面沉积形成一层不溶于水的磷酸盐转化膜的过程。磷化层的形态、厚度及耐蚀能力进行说明。