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)，5 X; ?2 B' g8 W. l
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。$ q) n4 }- m( @- s9 K6 w. b4 ` D2 R
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火焰表面淬火
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$ k$ W2 M8 w7 }# o* k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
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+ u& h6 t6 A; K9 Q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。
( `# _/ q4 r$ r& g. y6 V4 O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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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+ G y# f: R: O) u4 Y) O8 ]
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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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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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. K3 {; N) s( l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。% V$ v% _9 ]; _2 k- D2 P
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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。
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6 m( l9 y& X- p1 f根据电流频率,感应加热表面淬火,可以分为:" x9 c, @$ v; |7 R Q
高频淬火;100-1000kHz. 中频淬火;1-10kHz. 工频淬火;50Hz6 T& s! W0 Q% Z; d( s' H3 ^, o" o
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1表层硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有较低的脆性：6 V! f. B7 _5 P& B0 K* b, |8 M
2疲劳强度，冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20-30%：
( y" v3 H& K/ X E5 V5 L: X! Z3变形小：, }+ Q( M% t2 M7 P
4淬火层深度易于控制：% c/ G+ A8 |5 v" e
5淬火时不易氧化和脱碳：
8 F% J3 R; @. H, v3 X, l' k6可采用较便宜的低淬透性钢：, i1 X* K% B# I- S
7操作易于实现机械化和自动化,生产率高
3 s5 V% [9 s* _5 u1 Z8电流频率愈高，淬透层愈薄。, R/ W; @8 n8 @: u# t0 x
高频淬火一般1-2mm， 中频淬火一般3-5mm， 工频淬火能到>=10-15mm% ^0 d0 f) T8 [: Y2 r
4 m- c' r4 }, m表面淬火零件的中间热处理是调质( ^# V( Q3 }: N# [0 J
表面淬火 缺点：处理复杂零件比渗碳困难3 L, f7 k! Q# F& A
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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。
7 e1 o4 A: _7 v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。5 z; F0 y* o: ^! D ~3 g" l; |& C
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；; f5 O- g4 F) _4 i9 h& h
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。
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) n7 z' _5 E! @' \1，工作于摩擦条件下的零件，如一般小齿轮、轴0 f% n5 g6 O6 ~! b) T
45、40Cr、42MnVB；高频淬火，淬深1.5-2mm8 \" z) C9 k$ |3 N) o
2，承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等
0 o/ ]5 g3 B J! y9 U/ T4 D45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨铸铁；中频淬火，淬深3-5mm7 v: O* C7 t2 M7 O
3承受扭曲、压力负荷的大型零件，如冷轧辊等
1 x1 h- L/ r/ d' _: k! f, w9Cr2Mo、9Cr2W；工频淬火，淬深>=10-15mm
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表面淬火、普通淬火后碳钢的疲劳强度比较4 F; w9 K3 b' ~9 u/ p
含碳量% 热处理方法 扭转弯曲疲劳强度! d1 r7 d! {5 j5 b/ w( W- d
0.33 高频表面淬火 600
8 L2 C6 p1 T- L1 {( o% k: M0.33 火焰表面淬火 350; P4 e9 i: B: w W3 a: u( O3 l6 n, L: S
0.33 电炉内整体加热淬火 90
, Y2 A3 U2 {9 b, W( H5 |4 f" i0.41 高频表面淬火 600
6 w2 M6 I# i0 t, p8 x1 u0 D0.41 电炉内整体加热淬火 110
7 G9 [- L( m5 F8 [8 G! v8 R6 e0.41 正火 130
- K# I% t, P6 j% f# l) L3 I( G0.63 高频表面淬火 360
" V4 }+ n+ [8 x# n4 U0.63 火焰表面淬火 390
8 ^% m$ A$ b8 {0 j' }* o0.63 电炉内整体加热淬火 150
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化学热处理(渗碳、渗氮等)内容略。4 w2 F2 G! B+ Y2 F
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8 W1 V ^/ g8 P% a( r1 I
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