表面淬火工艺
表面淬火工艺
淬火.退火.正火工艺◆表面淬火• 钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
• 感应加热表面淬火感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。
感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高2.工件因不是整体加热，变形小3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。
有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好6.便于机械化和自动化7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。
这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
• 感应表面淬火后的性能1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3 个单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
表面淬火定义
表面淬火定义表面淬火是一种金属热处理技术，通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其表面形成一层具有较高硬度和耐磨性的淬火层。
这种技术广泛应用于各种机械零件和工具的制造中，能够提高其使用寿命和性能。
表面淬火的过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将金属材料加热到适当的温度，以激活材料内部的晶体结构。
然后，通过保温使材料中的晶体结构重新排列，形成一种具有高硬度的相态结构。
最后，通过迅速冷却来固定这种相态结构，使其在表面形成一层淬火层。
表面淬火的关键是控制加热和冷却的速度。
加热温度和时间的选择需要根据金属材料的性质和要求进行调整。
过高的温度和时间可能导致材料内部的晶体结构发生变化，影响淬火效果；过低的温度和时间则无法激活和重组晶体结构。
冷却过程一般采用水、油或盐浴等介质，通过迅速吸热来实现快速冷却。
冷却介质的选择取决于材料的类型和形状。
表面淬火的优点是能够在保持材料的韧性和强度的同时，提高其硬度和耐磨性。
淬火层的硬度一般远高于材料的基体，能够有效抵抗磨损和变形。
因此，表面淬火广泛应用于汽车发动机零件、工具刀具、轴承等高负荷和高磨损的零件制造中。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项。
首先，淬火层的深度一般较浅，只有几个毫米左右，对于需要较深淬火层的零件不适用。
其次，淬火过程中会产生应力，可能导致材料的变形和开裂。
因此，在淬火后需要进行适当的回火处理，以减缓应力并提高材料的韧性。
最后，表面淬火的工艺要求较高，需要严格控制加热和冷却的参数，以保证淬火效果的稳定性和一致性。
表面淬火是一种能够提高金属材料硬度和耐磨性的热处理技术。
通过控制加热和冷却的过程，能够在材料表面形成一层具有高硬度的淬火层。
这种技术在机械制造和工具制造中得到广泛应用，能够提高零件的使用寿命和性能。
然而，表面淬火也存在一些局限性和注意事项，需要在实际应用中进行合理选择和控制。
45钢表面淬火工艺
45钢表面淬火工艺45钢是一种常用的合金结构钢，广泛应用于机械制造、汽车制造和船舶制造等领域。
为了提高45钢的硬度和耐磨性，常常采用淬火工艺进行表面处理。
淬火是通过快速冷却的方法，使钢材的表面经历相变，从而达到增加钢材硬度和耐磨性的目的。
对于45钢来说，淬火可以使其表面硬度提高到HRC45-55之间，大大增强了其机械性能和使用寿命。
淬火工艺是一个复杂的过程，包括加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将待淬火的45钢加热到临界温度以上，以使其完全奥氏体化。
然后，保持一定时间，以保证奥氏体的稳定性。
最后，通过快速冷却，使奥氏体迅速转变为马氏体，从而增加钢材的硬度和耐磨性。
在淬火过程中，温度和冷却速度是两个关键参数。
温度过高或过低都会影响淬火效果。
一般来说，45钢的淬火温度在800-880摄氏度之间，保温时间根据钢材厚度和规格而有所不同。
冷却速度通常采用水冷或油冷的方式，以确保淬火效果的最佳化。
在淬火工艺中，还需要考虑到钢材的变形和裂纹问题。
由于淬火过程中快速冷却导致钢材表面和内部的温度差异，容易引起变形和裂纹。
为了解决这个问题，可以采取预热、缓冷和回火等措施。
预热可以降低钢材的应力和温度梯度，缓冷可以减少冷却速度，回火可以消除内应力。
淬火工艺的优点是可以提高钢材的硬度和耐磨性，增加其使用寿命。
同时，淬火还可以改善钢材的综合机械性能，提高其强度和韧性。
因此，淬火广泛应用于机械制造、汽车制造和船舶制造等领域。
45钢表面淬火工艺是提高45钢硬度和耐磨性的一种有效方法。
通过控制温度和冷却速度，可以使钢材表面经历相变，从而增加其硬度和耐磨性。
同时，合理的预热、缓冷和回火等措施可以解决淬火过程中的变形和裂纹问题。
淬火工艺可以大大提高45钢的机械性能和使用寿命，广泛应用于各个领域。
感应加热表面淬火进行加工处理的工艺路线
感应加热表面淬火进行加工处理的工艺路线
感应加热表面淬火是一种常用的金属加工处理方法，常用于提高金属工件的表面硬度和耐磨性。
下面是一条关于感应加热表面淬火的工艺路线，供参考。
1. 工艺准备
a. 确定需要处理的金属工件，例如钢材、铝材等；
b. 确定需要提高的表面硬度和耐磨性要求；
c. 准备感应加热设备，如感应加热炉、感应加热线圈等；
d. 准备淬火介质，常用的有水、油等；
e. 确定淬火工艺参数，如加热温度、保温时间、冷却速度等。
2. 工件加热
a. 将金属工件放置在感应加热线圈中；
b. 开始感应加热，通过高频电磁感应原理，使工件的表面迅速升温；
c. 控制加热温度和保温时间，保证工件在所需的温度范围内保持一定时间。
3. 淬火处理
a. 将加热后的工件迅速浸入预先准备好的淬火介质中；
b. 淬火介质的冷却速度决定了工件的淬火效果，一般通过控制介质温度和浸入时间来达到所需淬火效果；
c. 工件在淬火介质中的冷却过程中，表面金属发生快速冷却，形成淬火组织结构，提高硬度和耐磨性。
4. 钝化处理（可选）
a. 钝化处理主要是为了增强工件的耐腐蚀性能；
b. 钝化处理一般使用酸洗、电解等方法进行，可以去除表面
氧化层，并形成一层致密的钝化膜。
5. 适当退火
a. 对于部分工件，可能需要进行适当的退火处理以减轻应力、改善材料的硬度和韧性；
b. 退火温度和时间根据工件材料进行选定。
在实际的工艺操作过程中，还需要根据具体的工件材料、要求和实际情况进行调整和控制。
感应加热表面淬火工艺路线可以根据不同的加工需求进行相应的优化和改进，以达到更好的处理效果和工件性能提升。
表面淬火定义
表面淬火定义表面淬火是一种金属材料处理技术，旨在提高金属材料的硬度和耐磨性。
在表面淬火过程中，金属材料的表面被快速加热到高温，然后迅速冷却，使其细化晶粒并形成马氏体组织，从而获得优异的机械性能。
表面淬火是一种常用的金属材料处理方法，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
通过表面淬火处理，可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性，增加其使用寿命和耐久性。
同时，表面淬火还可以改善金属材料的表面质量，提高其抗腐蚀性能，增强其抗拉强度和抗压强度。
表面淬火的基本原理是利用金属材料的相变规律。
当金属材料被加热到一定温度时，其晶体结构会发生变化，从而产生新的组织结构。
在表面淬火过程中，金属材料的表面被加热到临界温度以上，使其达到奥氏体相区，然后迅速冷却，使其迅速转变为马氏体组织。
马氏体组织具有高硬度和优异的耐磨性，可以显著提高金属材料的机械性能。
表面淬火可以采用多种方法进行，常见的方法包括火焰淬火、电火花淬火、激光淬火等。
不同的淬火方法适用于不同的金属材料和工件形状。
火焰淬火是一种较常用的表面淬火方法，它通过将金属材料的表面加热到高温并迅速冷却，使其形成马氏体组织。
电火花淬火利用电火花放电的高温和高能量特性，将金属材料的表面加热到临界温度以上，并通过迅速冷却形成马氏体组织。
激光淬火则利用激光的高能量和高密度特性，将金属材料的表面加热到临界温度以上，并通过迅速冷却形成马氏体组织。
表面淬火不仅可以提高金属材料的硬度和耐磨性，还可以改善其表面质量。
在表面淬火过程中，金属材料的表面会发生相变，原有的晶粒会细化并形成马氏体组织。
这种细化的晶粒结构可以显著提高金属材料的表面质量，使其更加光滑、均匀，减少表面缺陷和气孔的产生。
同时，表面淬火还可以提高金属材料的抗腐蚀性能，使其更加耐腐蚀和耐磨损。
表面淬火是一种有效的金属材料处理方法，可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性，改善其表面质量，增强其机械性能和抗腐蚀性能。
在工业生产中，表面淬火被广泛应用于各个领域，为产品的质量和性能提供了有力支撑。
表面淬火和表面形变强化技术
性能特点(与激光淬火层相比 )： 总硬化层深度更深，硬度更高、耐磨性更好 缺点： 表面粗糙度较大，后续加工量大且加工难度高。
单道硬化区域小
淬硬区
过渡区
基材
影响淬硬层性能的主要因素：
(1)材料成分 淬硬性和淬透性 (2)激光工艺参数 淬火层宽度：光斑直径D 淬硬层深度H：
H∝P/(Dv)
P/(Dv)_比能量
(3)表面预处理状态 表面组织准备：较细的表面组织(细片状珠光体、回火马氏体 或奥氏体) 表面“黑化”处理：磷化法、氧化法、喷刷涂料法
三、感应加热淬火工艺流程
4.3 火焰加热表面淬火技术
火焰加热表面淬火技术是应用历史最长的表面淬火技术之一。
定义： 将高温火焰或燃烧着的炽热气体喷向工件表面，使其迅速加热 到淬火温度，然后在一定淬火介质中冷却。
特点： (优点)设备费用低，方法灵活，简便易行，可对大型零件局部 实现表面淬火。 (缺点)生产效率低，淬硬层的均匀性较差，质量控制比较困难。 组织特征： 过渡区较宽。
4.4 激光淬火与电子束淬火技术
一、激光淬火技术的原理与应用
定义：(激光相变硬化) 是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高 到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速 导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。 (自激冷淬火、自淬火)
表面淬火
3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能
快速加热时钢的相变特点
1）临界温度升高，转变在较宽的温度范围内完成 2）奥氏体晶粒较细 3）奥氏体成分不均匀
ρ—工件电阻率 μ——工件的相对导磁率 f——电流频率 可见： 1）f愈高， δ小，淬硬层深度越浅。 2） ρ愈大， μ愈小，δ越大。
工频：50Hz，功率密度0.1～100W/cm2； 中频：＜10kHz，功率密度＜ 5 W/cm2；
3.3、表面淬火
3.3 、表面淬火 3.3、表面淬火
• 要点：用快速加热法，使零件表面层很快地达到淬火温 度（A化），在热量传至内部之前，立即冷却使表 面层淬硬。 • 材料：中碳钢及中碳合金钢，如40、45、40Cr。 感应加热 • 分类（加热方法） 火焰加热 激光加热
（一）感应加热表面淬火
感应加热表面淬火示意图
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集肤效应示意图
表面淬火的发展
感应淬火原
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金属热处理工艺 , SMSE,CUMT
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2、分类（按电源频率）
预处理： 表面淬火前，须对零件进行正火或调质处理，以保证 零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定： 抗磨损：1～6.5mm 抗疲劳：2～12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速度快，但组织转变又具有热滞后，为使组织 转变充分，所以感应加热温度应比常规加热温度提高30～50℃。 后处理： 表面淬火后，一般要对零件进行低温（160～200 ℃）回火 处理，以降低淬火应力和脆性。
表面淬火方法与步骤流程图
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一、工件准备。
1. 对工件进行预热处理，消除其内部应力，提高材料的韧性和强度。
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淬火.退火.正火工艺
◆表面淬火
• 钢的表面淬火
有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
• 感应加热表面淬火
感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。
感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点：
1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高
2.工件因不是整体加热，变形小
3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少
4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。
有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命
5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。
这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
• 感应表面淬火后的性能
1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3 个单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
一般硬化层深δ＝（10～20）％D。
较为合适，其中D。
为工件的有效直径。
◆退火工艺
退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。
总之退火组织是接近平衡状态的组织。
• 退火的目的
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
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