表面热处理与化学热处理课件
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§6-热处理、表面热处理、化学热处理
② 对共析钢和过共析钢， 淬 组火织温为度细为马氏Ac1体+3加0～颗5粒0℃状， 渗碳体和少量残余奥氏体， 如图所示
③ 对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。提高淬火 温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀化。
§6.5.2 淬火介质
① 为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大于临界冷却速度Vk， 但往往会引起工件变形和开裂。 ② 要想既得到马氏体又避免变形和开裂，理想的淬火冷却曲线如图 所示。 ③ 最常用的淬火介质是水和油。 ④ 水是经济且冷却能力较强的淬火 介质。如表所示冷却能力。
5）去应力退火 艺称将为工去件应加力热退到火。Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却的 热处理工
目的：消除铸、锻、焊的内应力。 6）再结晶退火 消除冷塑性变形后的硬化，恢复塑性的退火。
§6.4.3 正火
正上火 30是～将50钢℃加，热保到温后Ac空3或气A中ccm冷以 却的热处理工艺。 正火具有以下几方面的应用：
马氏体板条内的亚结构是高 密度的位错，因而又称为位错马 氏体。
② 针状马氏体。显微组织如图所示。 形态：呈双凸透镜的片状，显微组织 为针状。其亚结构主要是孪晶，因此 又称为孪晶马氏体。
马氏体的形态取决于含碳量，如图所示。
分析： A .当C＜0.2%时，为板条马氏体； B .当C＞1.0%时，为针状马氏体； C. 当C＝0.2～１.0%时，为板条 和 针状的混合组织。
正火具有以下几方面的应用：
① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削加工性能。 ② 消除过共析钢中的二次渗碳体。 ③ 作为普通结构零件的最终热处理。
正火的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二者的组织是不 一样的。正火后的组织比退火细，如图所示。
01-4.7 钢的表面热处理和化学热处理PPT
谢谢
50Hz
2.0-10 10-15
适用范围
中小零件 直径较大的轴、齿轮和其他件
大型零件如轧辊等
第21讲 钢的表面热处理与化学热处理
如：某45钢齿轮加工工艺路线为： 锻造正火或退火粗机加工调 质精机加工感应加热表面淬 火+低温回火精磨 ➢ 试分析其最终的组织以及各热
处理的作用。
感应加热表面淬火生产实景
3）氮化的特点及应用
⑴ 氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。 ⑵ 疲劳强度高。由于表面存在压应力。
•⑶工件变形小。原因是氮化温度低（500-600℃），氮化后不需进行热处理 。
•⑷ 耐蚀性好。因为表层形成的氮化 物化学稳定性高。
•氮化的缺点：工艺复杂，成本 高，氮化层薄。
4)常用的钢种 :38CrMoAl
怎么办？
选择合适的钢，采用表面热处理！
表面淬火或化? 学热处理
第21讲 钢的表面热处理与化学热处理
一、钢的表面淬火
1.表面淬火的定义
表面淬火是在不改变钢的化学成分及心部组织的情 况下，利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火， 以强化工件表面的热处理工艺。
2.表面淬火用材料及表面淬火后的组织 表面淬火用材料
淬火+低温回火 →研磨→入库。
汽 车 变 速 箱 齿 轮
第21讲 钢的表面热处理与化学热源自理4、渗氮1)定义: 在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺 。 2)目的: 提高零件表层含氮量以增强表面硬度和耐磨性、提高疲劳强 度和抗蚀性。
经氮化的机车曲轴
第21讲 钢的表面热处理与化学热处理
性能：良好的韧性和足够的强度。
第21讲 钢的表面热处理与化学热处理
机械基础课件：钢的热处理
连续冷却: 使奥氏体化后的钢在温度连续下降的过程中发生 组织转变，包括水冷、 油冷、炉冷、空冷等。
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
热处理和表面 课件
（一）低温回火（150－250度） • 其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内 应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切 削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般 为HRC58－64。
（二）中温回火（350－500度）
• 其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要 用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
•
火焰加热表面淬火时，喷嘴和零件之间必须保持一定 距离，一般为10～40mm。火焰最佳状态可通过调整氧 气和乙炔气的流量，即两者的混合比而获得。 • 中性火焰 当氧气与乙炔的混合比值C(即O2／C2H2的体积比) 为1～1．2时，得到中性焰。中性火焰燃烧后的气体中 既无过剩的氧，又无过剩的乙炔，火焰颜色呈紫色，稳 定有力。
感应加热表面淬火
• 感应加热表面淬火是利用电磁感应的 原理，使零件在交变磁场中切割磁力线， 在表面产生感应电流，又根据交流电集肤 效应，以涡流形式将零件表面快速加热， 而后急冷的淬火方法。它在热处理领域中 占有重要地位，这一技术已经在我国被广 泛应用。
感应加热是将零件置于感应器内， 当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在 零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面， 并以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬 火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实 现感应加热表面淬火。
三，热处理和表面处理
金属材料的热处理是指将固态钢通过 不同的加热，保温，冷却方式，改变 其表面或内部的组织结构，从而获得 所需性能的一种工艺方法。
1.热处理的定义:
温 度 热 加
保温 临界温度
冷 却
时间Biblioteka 2.热处理的主要目的:改变钢的性能。 3.热处理的应用范围:整个制造业。 4.热处理的分类 表1-3-7
表面热处理分析.pptx
离子氮化炉（视频）
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4.渗氮的特点及应用
优点：
氮化件表面硬度高（1000-2000HV），耐磨性好。比渗碳高 疲劳强度高。由于表面为压应力状态。 工件变形小。原因：氮化温度低，氮化后不需进行热处理。 耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。
缺点：
工艺复杂，成本高，氮化层薄。
应用：
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三、三束表面改性技术
指将激光束、电子束和离子束 ( 合称“三束” ) 等具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)施加到材 料表面，使之发生物理、化学变化，以获得特殊表面性 能的技术。
由于这些束流具有极高的能量密度，可对材料表 面进行快速加热和快速冷却，使表层的结构和成分发生 大幅度改变（如形成微晶、纳米晶、非晶、亚稳成分固 溶体和化合物等），从而获得所需要的特殊性能。
目 的 ： 强 化 表 面 ， 并 使 工 件 表 面 具 有 某 种 特 殊 性 能 。 如 耐 磨 、 耐 腐 蚀 等 。
特 点 ：
例如：渗碳 CH4→2H2+[C]
①
可
按
零
件
心
部
要
求
选
择
材
料
，
同
时
满
足
了
表
面
氮化 和心
部2N不H同3→的3H性2+能2[要N]求
；
② 零件外形不受限制；
③ 生产周期长，工艺复杂，成本高。
束流技术还具有能量利用率高、工件变形小、生产
效率高等特点。
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温度：一般900～940℃ 时间：根据渗层厚度确定 渗剂：煤油、甲烷或丙酮
钢的表面热处理ppt课件
• 碳素工具钢、渗碳钢、轴承钢、高速工具钢、铸铁、硬质合 金等材料均可进行气相沉积。
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19
（2）物理气相沉积（PVD）
• 通过蒸发或辉光放电、弧光放电、溅射等物理方法提供原 子、离子，使之在工件表面沉积形成薄膜的工艺。
• 方法：蒸镀、溅射沉积、磁控溅射、离子束沉积等。
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20
• 渗氮前零件须经调质处理，获得回火索氏体组织，以提高 心部的性能。渗氮后不需再热处理。
• 渗氮用于耐磨性和精度要求高的精密零件或承受交变载荷 以及要求耐热、耐蚀、耐磨的零件的重要零件。
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15
（3）碳氮共渗技术
• 两种方法：一种是以渗碳为主碳氮共渗，另一种是以渗氮为 主的软氮化。
1）以渗碳为主的碳氮共渗 • 目的：提高工件表面的硬度和耐磨性。 • 碳氮共渗后要进行淬火、低温回火。共渗层表面组织为回火
马氏体、粒状碳氮化合物。渗层深度0.3～0.8 mm。
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碳氮共渗用钢：低碳或中碳钢、低合金钢及合金钢。
• 特点：具有温度低、时间短、变形小、硬度高、耐磨性好 、生产率高等优点。用于机床和汽车上的各种齿轮、蜗轮 、蜗杆和轴类等零件。
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17
（4）渗铝、渗铬、渗硼化学热处理
热处理工艺的应用
热处理技术条件是指对零件采用的热处理方法以及所应达到的
性能要求的技术性的文件。具体应根据零件性能要求，在零件 图样上标出，内容包括最终热处理方法（如调质、淬火、回火、 渗碳等）以及应达到的力学性能判据等，作为热处理生产及检 验时的依据。力学性能通常只标出硬度值，且有一定误差范围， 如弹簧淬火回火硬度45～50HRC。
• 不仅改变了钢表面的组织，而且表面层的化学成分也发生 了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。
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（2）物理气相沉积（PVD）
• 通过蒸发或辉光放电、弧光放电、溅射等物理方法提供原 子、离子，使之在工件表面沉积形成薄膜的工艺。
• 方法：蒸镀、溅射沉积、磁控溅射、离子束沉积等。
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• 渗氮前零件须经调质处理，获得回火索氏体组织，以提高 心部的性能。渗氮后不需再热处理。
• 渗氮用于耐磨性和精度要求高的精密零件或承受交变载荷 以及要求耐热、耐蚀、耐磨的零件的重要零件。
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（3）碳氮共渗技术
• 两种方法：一种是以渗碳为主碳氮共渗，另一种是以渗氮为 主的软氮化。
1）以渗碳为主的碳氮共渗 • 目的：提高工件表面的硬度和耐磨性。 • 碳氮共渗后要进行淬火、低温回火。共渗层表面组织为回火
马氏体、粒状碳氮化合物。渗层深度0.3～0.8 mm。
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碳氮共渗用钢：低碳或中碳钢、低合金钢及合金钢。
• 特点：具有温度低、时间短、变形小、硬度高、耐磨性好 、生产率高等优点。用于机床和汽车上的各种齿轮、蜗轮 、蜗杆和轴类等零件。
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（4）渗铝、渗铬、渗硼化学热处理
热处理工艺的应用
热处理技术条件是指对零件采用的热处理方法以及所应达到的
性能要求的技术性的文件。具体应根据零件性能要求，在零件 图样上标出，内容包括最终热处理方法（如调质、淬火、回火、 渗碳等）以及应达到的力学性能判据等，作为热处理生产及检 验时的依据。力学性能通常只标出硬度值，且有一定误差范围， 如弹簧淬火回火硬度45～50HRC。
• 不仅改变了钢表面的组织，而且表面层的化学成分也发生 了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。
化学热处理和表面淬火PPT课件
影响因素：
温度 表面活性 表面面积等
化学热处理的基本过程－扩散
扩散是由于原子等微粒热运动引起的物 质传输现象。
活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一 定深度的扩散层（固溶体，或化合物）
扩散的阻力和条件
扩散与原子热运动相关，阻力就是周围原子对 运动原子的限制（扩散激活能），
不是所有原子都可以移动的！阻力（和键能相 关）大小不易改变
其
C0 t1 t2
t3
解
0
x
抛物线规律
应用中，常以给定碳浓度值作为渗碳层的界限， 然后确定在一定温度下所需要的渗碳时间。
对于一定界面C，x/2(Dt)1/2 为定值；
即 渗层厚度x符合 x2 Kt 式中K为比例系数，这个关系式常称为抛物线
时间规律。这一关系被广泛地应用于如钢铁渗 碳、晶体管或集成电路生产等工艺。 在一指定浓度C时，增加一倍扩散深度则需延 长四倍的扩散时间。
离子渗碳与真空渗碳特点
在低真空条件下渗碳 可以采用较高的温度（和电场加速），
效率高 渗层均匀，尤其是小孔 节能 节省渗剂，环境好
固体渗碳
➢ 传统工艺
➢ 渗碳工艺：工件+渗碳剂密封装入渗碳箱， 加热至900～950℃保温。
➢ 固体渗碳剂：碳粉和碳酸盐(BaCO3或Na2CO3) 的混合物。
扩散方程的一个解
纯铁渗碳时，在含碳量不变的气氛中，C
浓度分布的试验结果与计算结果符合很
好
表 面 扩 散 元 素 浓 度 C s且 恒 定
扩 散 物 体 中 扩 散 元 素 浓 度 C0
一
扩散方向
维
C
半
CCS(CSC0)erf2xDt C s
无
限
不同时刻
温度 表面活性 表面面积等
化学热处理的基本过程－扩散
扩散是由于原子等微粒热运动引起的物 质传输现象。
活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一 定深度的扩散层（固溶体，或化合物）
扩散的阻力和条件
扩散与原子热运动相关，阻力就是周围原子对 运动原子的限制（扩散激活能），
不是所有原子都可以移动的！阻力（和键能相 关）大小不易改变
其
C0 t1 t2
t3
解
0
x
抛物线规律
应用中，常以给定碳浓度值作为渗碳层的界限， 然后确定在一定温度下所需要的渗碳时间。
对于一定界面C，x/2(Dt)1/2 为定值；
即 渗层厚度x符合 x2 Kt 式中K为比例系数，这个关系式常称为抛物线
时间规律。这一关系被广泛地应用于如钢铁渗 碳、晶体管或集成电路生产等工艺。 在一指定浓度C时，增加一倍扩散深度则需延 长四倍的扩散时间。
离子渗碳与真空渗碳特点
在低真空条件下渗碳 可以采用较高的温度（和电场加速），
效率高 渗层均匀，尤其是小孔 节能 节省渗剂，环境好
固体渗碳
➢ 传统工艺
➢ 渗碳工艺：工件+渗碳剂密封装入渗碳箱， 加热至900～950℃保温。
➢ 固体渗碳剂：碳粉和碳酸盐(BaCO3或Na2CO3) 的混合物。
扩散方程的一个解
纯铁渗碳时，在含碳量不变的气氛中，C
浓度分布的试验结果与计算结果符合很
好
表 面 扩 散 元 素 浓 度 C s且 恒 定
扩 散 物 体 中 扩 散 元 素 浓 度 C0
一
扩散方向
维
C
半
CCS(CSC0)erf2xDt C s
无
限
不同时刻
第六章-表面改性技术-表面热处理ppt课件
承受交变载荷、冲击载荷的零件，表面比心 部承受较高的应力，且表面由于受到磨损、腐蚀 等，故零件表面失效较快，需进行表面强化，使 零件表面具有较高的强度、硬度、耐磨性、疲劳 极限、耐腐蚀性；而心部仍保持足够的塑性、韧 性，防止脆断，即具有“外硬内韧”组织。
一、表面淬火的概念
表面淬火是通过对钢件表面快速加热与立 即冷却相结合，在零件表面获得淬火马氏体层 的热处理方法。
b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。
2、渗碳目的：
提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
Hale Waihona Puke 3、渗碳钢材：采用低碳钢，低碳合金钢 （零件心部塑、韧性很好）
3、化学热处理进行的必要条件
a、材料本身对欲渗的活性原子具有一定的溶解 度，或具有与活性原子形成化合物的能力。
b、渗入的原子必须具有化学活性和较大的扩散 能力。
4、化学热处理的基本过程
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。
疲劳强度、耐腐蚀性。
3、氮化用钢：含有Al、Mo、V、Ti 等合金元素
的钢。
最典型的: 38 CrMoAl ，35 CrMo ，18 CrNiW 4、氮化组织：钢件表面形成一层陶瓷层 AlN、
MoN 、VN、 TiN 。
5、气体氮化
①原理：
400～600℃
2NH3
3H2+ 2[N]
活性[N]原子被钢吸收后，在表层形成氮化物。
（1） 感应加热的原理
一、表面淬火的概念
表面淬火是通过对钢件表面快速加热与立 即冷却相结合，在零件表面获得淬火马氏体层 的热处理方法。
b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。
2、渗碳目的：
提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
Hale Waihona Puke 3、渗碳钢材：采用低碳钢，低碳合金钢 （零件心部塑、韧性很好）
3、化学热处理进行的必要条件
a、材料本身对欲渗的活性原子具有一定的溶解 度，或具有与活性原子形成化合物的能力。
b、渗入的原子必须具有化学活性和较大的扩散 能力。
4、化学热处理的基本过程
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。
疲劳强度、耐腐蚀性。
3、氮化用钢：含有Al、Mo、V、Ti 等合金元素
的钢。
最典型的: 38 CrMoAl ，35 CrMo ，18 CrNiW 4、氮化组织：钢件表面形成一层陶瓷层 AlN、
MoN 、VN、 TiN 。
5、气体氮化
①原理：
400～600℃
2NH3
3H2+ 2[N]
活性[N]原子被钢吸收后，在表层形成氮化物。
（1） 感应加热的原理
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（2）影响淬硬层的主要因素
材料成分：淬硬性和淬透性——深度、硬度。 如：钢—含碳量增加—马氏体含量增加—硬度高。
工艺参数： 淬火层宽度—光斑直径D 淬硬层深度——功率P、光斑直径D 、扫描速度V
表面预处理状态： a、表面组织准备—细化 b、表面黑化处理—通过对激光的吸收率
均匀，显微硬度不均匀； 7. 常需预先热处理，使碳化物或自由铁素体均匀、
细小分布。
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三、表面淬火层的组织与性能
1、组织 沿试样横截面分三个区：淬硬区、过渡区、心
部 （1）淬硬区：全部马氏体 （2）过渡区：马氏体+自由铁素体 （3）心部：原始组织
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钢中电流透入深度的计算简化公式：
碳钢： 500
f
式中，f为电流频率。
高频(200~300KHz), δ=0.5~2mm
中频(2500~8000Hz), δ=2~5mm
工频(50Hz), δ=10~15mm
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(2) 适用的钢种
中碳钢和中碳低合金钢，例：45、40Cr、40MnB 先正火或调质→心部综合性能好，表面硬（＞50HRC）
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（3）特点：
① 生产率高 ② 变形很小，局部表面 ③ 过热度大(50~200℃)，硬度高 ④ 无介质、无污染 ⑤ 不接触、光能照到就能淬火 ⑥ 易于自动化
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激光相变硬化已研究的材料
碳钢：20、35、40、45、T10、T12
(3)特点
① 过热度大 ② 细小隐晶M组织，高2～3HRC ③ 表层存在很大的残余压应力 ④ 无氧化、脱碳，工件变形很小 ⑤ 易于实现机械化与自动化
最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，称为隐
晶马氏体。 2020/5/25
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缺点： ①设备较贵； ②易产生尖角效应——尖角棱边过热； ③形状复杂零件处理困难。
硬质合金：YG8、YG20
钛合金：TC4，铝合金：
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（4）激光相变硬化应用 火车缸套
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轧辊
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激光相变硬化应用
柴油机缸套淬火
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激光相变硬化应用 抽油泵筒
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激光硬化区的表面形貌
表面热处理与化学热处理
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主要内容
3.1 表面热处理 3.2 化学热处理
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3.1 表面热处理
定义：仅对钢的表面加热、冷却而不 改变其成分的热处理工艺。
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3.1.1 表面淬火技术的原理和特点
一、表面淬火技术的定义与分类
（1）定义：采用特定热源将钢铁材料表面快速 加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）之 上，快速冷却，发生马氏体相变，形成表面强化 层的工艺，称表面淬火技术。
（2）分类：根据热源不同，可分为： 感应加热
火焰加热
激光加热
电子束加热
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（3）适用范围
1. 碳含量在0.35%—1.20%的中、高碳钢； 2. 基体相当于中碳钢的普通灰铁、球铁、可锻铸
铁、合金铸铁；
3. 中碳钢与球铁最适合。
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中碳钢最适合表面淬火的原因
2、表面淬火层的性能 硬度比普通淬火工艺高2-5HRC； 耐磨性比普通淬火好； 提高轴类零件的疲劳强度； 缺口敏感性下降。
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3.1.1 感应加热表面热处理
（1）原理：工件放在有 足够功律的输出的感应线 圈中，在高频交流磁场作 用下，产生很大感应电流， 由于集肤效应而集中分布 于工件表面，使受热区迅 速加热到钢的相变临界温 度之上，然后在冷却介质 中快速冷却，使工件表层 获得马氏体。
中碳钢经预先热处理（正火或调质）后进 行表面淬火，不但心部有较高综合力学性 能，且表面有较高硬度和耐磨性；
高碳钢表面淬火后，表面硬度和耐磨性虽 高，但心部塑性与韧性较低；
低碳钢表面强化效果不显著。
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二、表面淬火技术与常规淬火技术的区别
1. 加热速度高，钢的相变点温度大幅度提高； 2. 快速加热，奥氏体晶粒及亚结构显著细化； 3. 加热速度很高时，钢产生无扩散奥氏体相变； 4. 冷却速度比整体淬火快，硬度比普通淬火高； 5. 热源能量密度越高，加热速度越快，硬度越高。 6. 快速加热，渗碳体难以充分溶解，奥氏体成分不
缺点： 生产率低，易过热，质量难控制，不均匀。
应用： 适于单件、小批量及大型零件局部表面淬火。
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3.1.3 激光表面热处理
冷水机组
数控加工 机床
激光器
总控制台
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激光加工系统设备组成
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(1)定义：激光快速扫描工件表面，表面薄层急剧升温
到相变点以上，激光移开后，高温薄层在基底冷却下， 进行自冷淬火，从而产生相变硬化。
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感应加热表面淬火实物及示意图
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3.1.2 火焰加热表面热处理
原理：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，然后在淬火介质中冷却。
火焰加热表面淬火示意图
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燃料：乙炔-氧或煤气-氧
优点： 设备简单，成本低，方法灵活，简便易行。
合金结构钢：40Cr、30CrMnSiA、 40CrNiMoA、38CrNi3MoV
合金工具钢：GCr15、9SiCr，9CrWMn、CrWMn，4Cr5MoV1Si、
W302，
W6Mo5Cr4V2、 W18Cr4V、 M42、W9Mo3Cr4V、
R18、R6M5K5
不锈钢：2Cr13
铸铁：HT200、HT300、QT400-17、QT600-2
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激光硬化区的横截面及深度
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激光相变区的金相组织
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硬化层的重叠
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搭接区的金相组织
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3.2 化学热处理
（1）定义：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，