钢的热处理

真空热处理
真空退火
真空退火
也叫低压渗碳， 也叫低压渗碳，是近年来在高温渗碳 和真空淬火的基础上发展起来的一项 新工艺。 新工艺。
㈢形变热处理
• 形变强化 热处理强化都 形变强化和热处理强化 热处理强化 是金属及合金最基本的强 化方法。将塑性变形和热 处理有机结合 有机结合起来，以提 有机结合 高材料机械性能的复合热 处理工艺，称为形变热处 理。
高速钢热处理
• 高速钢的研究和发展已有近百年的历史,长期受到 世界各国的重视。尽管硬质合金、金刚石、陶瓷 材料、立方氮化硼等工具材料的发展非常迅速,但 是高速钢目前仍然是最重要的刀具材料 最重要的刀具材料. 最重要的刀具材料 • 传统高速钢的淬火和回火处理是以盐浴炉为主， 传统高速钢的淬火和回火处理是以盐浴炉为主， 盐浴炉为主 近年来由于真空炉等技术的发展， 近年来由于真空炉等技术的发展，这种局面在国 外己经改观。 外己经改观。 • 新工艺：激光热处理 PVD涂层技术 QPQ盐浴复 激光热处理、PVD涂层技术、QPQ盐浴复 激光热处理 PVD涂层技术 QPQ 合处理技术、真空热处理 真空热处理。 合处理技术 真空热处理
㈠可控气氛热处理
• 在炉气成分可以控制的炉内进行的热处理 称为可控气氛热处理。炉气分渗碳性、还 原性和中性气氛等。 • ⒈吸热式气氛 • ⒉放热式气氛 • ⒊放热-吸热式气氛 ，这种气氛用放热和 吸热两种方式综合制成。
㈠可控气氛热处理
• 技术经济优点：能减少和避免钢件在加热过程中 氧化和脱碳，节约钢材，提高工件质量；可实现 光亮热处理，保证工件的尺寸精度；可进行控制 表面碳浓度的渗碳和氰化；可使已脱碳的工件表 面复碳；可进行穿透渗碳处理等。 • 例如，某些形状复杂且要求高弹性或高强度的工 件，用高碳钢制造加工困难，可用低碳钢冲压成 形，然后进行穿透渗碳，以代替高碳钢。这样可 以大大革新加工程序。
锻造模具钢H13
• 提高模具的热疲劳性能 耐蚀性 热疲劳性能和耐蚀性 热疲劳性能 耐蚀性是提高H13 钢锻造模具寿命的有效途径。 • H13钢制锻模热处理新工艺 热处理新工艺为：1030。C淬 热处理新工艺 火，600。C回火后先对模具进行修整，然 后再进行580。C×4．5h气体氮碳共渗，渗 氮后油冷。 • 新工艺较传统工艺 新工艺较传统工艺可明显提高H13钢锻模的 表面硬度、耐磨性、热疲劳性和耐蚀性， 其模具使用寿命较传统热处理提高了1倍。
㈡真空热处理 • 在真空中进行的 热处理称为真空 真空 热处理。它包括 热处理 真空淬火、真空 真空淬火 真空 退火、真空回火 退火 真空回火 和真空化学热处 真空化学热处 理等。
真空热处理的应用
真空退火 作用：避免氧化、脱碳和去气、脱脂的， 作用：避免氧化、脱碳和去气、脱脂的， 可用于处理钢、 可用于处理钢、铜及其合金及与气体亲和 力较强的金属，如钛、 锆等。 力较强的金属，如钛、钽、铌、锆等。 大量用于各种渗碳钢、合金工具钢、高速钢 大量用于各种渗碳钢、合金工具钢、 和不锈钢的淬火，以及各种时效合金、 和不锈钢的淬火，以及各种时效合金、硬磁 合金的固溶处理。 合金的固溶处理。设备也由周期作业式的密 闭淬火炉发展到了连续作业式的大型淬火炉。 闭淬火炉发展到了连续作业式的大型淬火炉。
钢的热处理新工艺
资料搜集：万自强 王旭 资料整理：马永敬 胥康 PPT制作：邵将 20081190 20081247 20081196 20081201 20081234
主要内容
热处理发展的趋势和要求
几种热处理新工艺简介
常用钢件中的热处理新工艺举例
金属材料热处理发展的趋势
热处理发展的主要趋势 是： 不断改革加热和冷 却技术，发展真空热 真空热 处理，可控气氛热处 处理 可控气氛热处 形变热处理等， 理和形变热处理 形变热处理 以及创造新的表面热 新的表面热 处理工艺。 处理
常用钢件中的热处理新工艺举例
模具 齿轮
高速钢
模具热处理
• 模具的热处理是热处理中技术含量最高的部分。 • 模具热处理就是为了发挥模具材料的潜力 发挥模具材料的潜力，提 发挥模具材料的潜力 高模具的使用性能。模具的性能必须满足：高 高 的强度，（包括高温强度，抗冷热疲劳性能） 的强度 高的硬度（耐磨性能）和高的韧性，并且还要 求有良好的机械加工性、（包括良好的抛光性） 可焊接性及抗腐蚀性等等。
㈣表面气相沉积
• 气相沉积主要分化学气相沉积（CVD ）和物理气 相沉积（ PVD ）两种。 • 化学气相沉积是使挥发性化合物气体发生分解或 化学反应，并在工件上沉积成膜的方法。利用多 种化学反应，可得到不同的金属、非金属或化合 物镀层。 • 物理气相沉积包括真空蒸发、溅射、离子镀三种 方法，因为它们都是在真空条件下进行，因此也 称为真空镀膜法。
谢谢！
㈢形变热处理
• （1）高温形变热处理 高温形变热处理：将钢加热到稳定的奥氏体 高温形变热处理 区域，进行塑性变形，然后立即进行淬火和回火。 和普通热处理相比，不但能提高钢的强度。而且 能显著提高钢的塑性和韧性。 • （2）中温形变热处理 2 中温形变热处理 中温形变热处理：是将钢加热到稳定的奥氏 体状态后，迅速冷却到过冷奥氏体的亚稳区进行 塑性变形，然后淬火和回火。和普通热处理相比， 强化效果非常显著。淬透性好的中碳合金钢经中 温形变热处理后，可大大提高强度，而不降低塑 性，甚至略有提高。此外，还可提高钢的回火稳 定性和疲劳强度。
热处理新工艺的发展要求
⑴提高零件的强度、韧性；增强零件的抗 疲劳和耐磨损能力； ⑵减轻加热过程中的氧化和脱碳； ⑶减少热处理过程中零件的变形； ⑷节约能源，降低成本，提高经济效益； ⑸减少或防止环境污染等。
几种热处理新工艺简介
• ㈠可控气氛热处 理 • ㈡真空热处理 • ㈢形变热处理 • ㈣表面气相沉积
PVD涂层技术 PVD涂层技术
• 近十多年来，PVD技术在高速钢中的应用和发展非 常迅速，目前已成为高速钢科研领域和开发应用 的重点之一。美国汽车工业中滚刀至少有30%-40% 采用TiN涂层，德国Guhring公司TiN涂层刀具已占 刀具总量的10%以上。 • 目前最常用的涂层是TiN涂层 TiN涂层 TiN涂层，其表面硬度可高达 2000HV以上。利用PVD 技术在高速钢表面沉积TiTiN复合涂层可以改善显微组织结构，提高刀具的 提高刀具的 硬度和抗破损等性能。 硬度和抗破损 • 国内外开始开发研究多元和多层硬质膜涂层 多元和多层硬质膜涂层，国 多元和多层硬质膜涂层 外己有人开始研究Ti-TiN 多层硬质膜涂层 Ti多层硬质膜涂层。 Ti
合金渗碳钢齿轮热处理
合金渗碳钢齿轮技术要求： 技术要求： 技术要求 • 1)齿轮锻坯正火后的硬度邶≤229。 • 2)渗碳淬火后硬度：齿面58～62HRC，芯部40～45HRC。 • 3)齿面渗碳层深度：根据不同模数的齿轮，一般为1．5～ 2．5mm • 4)齿轮锻坯奥氏体晶粒度6级以上，带状铁素体在2级以下。 • 5)齿面渗碳淬火后组织为隐晶或细针状马氏体组织，不许 有针状和网状碳化物及大量残余奥氏体存在。碳化物3级 以下合格，马氏体加残余奥氏体3级以下合格。心部淬火 后为低碳马氏体组织，心部铁素体不允许超过2级。 • 6)齿面渗碳淬火后硬度梯度平缓，碳浓度平缓。 • 7)齿轮精度等级6级。
铬镍钢齿轮
• 铬镍钢齿轮，特别是20crNi4钢齿轮，以往由于格 碳淬火后表层存在大量的残余奥氏体 存在大量的残余奥氏体，所以在洛 存在大量的残余奥氏体 碳后淬火之前进行一次高温回火，即一次粹火法， 其系统，精确榨制齿 面的碳浓度，淬火、回火温度，实现直接 淬火工艺。
㈣表面气相沉积
• 气相沉积镀层的特点 特点是附着力强，均匀， 特点 快速，质量好，公害小，选材广，可以得 到全包覆的镀层。在满足现代技术提出的 越来越高的要求方面，这种方法比常规方 法有许多优越性。它能制备 它能制备各种耐磨膜耐 它能制备 蚀膜、润滑膜、磁性膜、光学膜，以及其 它功能性薄膜。因此在机械制造 航天 机械制造、航天 机械制造 航天、 原子能、电器 轻工等部门得到了广泛的 电器、轻工 原子能 电器 轻工 应用。