汽车零件常用热处理课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,汽车零件常用 热处理方法,知识讲座,,目 录,,前言,,1.,铁碳相图和铁碳合金,,2.,汽车零件常用金属热处理方法,,3. 有关硬度方面的常识,,4. 应用范例,,前言,熟悉和了解汽车各种各样零件的不同热处理工艺方法，对汽车制造业的质量控制人员是至关重要的。为此，下面就一些常用的热处理工艺知识做一介绍，可能对大家的质检工作有所帮助。,,前言,汽,车零件金属热处理工

2、艺通常有五种方法：,,退火与正火,,淬火,,回火、时效和和调质处理,,表面淬火,,化学热处理,,1.铁碳相图和铁碳合金,,钢,(Steels)和,铸铁,(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是,它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。,因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。,,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于,化合物是硬脆相,，后面三部分相图实际上没有应

3、用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，,通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。,,,1.铁碳相图和铁碳合金,化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。,Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究,,和生产。,这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,,,,,,图1 铁碳双重相图,,1.铁碳相图和铁碳合金,横坐标为钢的

4、含碳量；纵坐标为温度。,,由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,,,,,图2  Fe-Fe3C相图,,1.铁碳相图和铁碳合金,单相区——5个,,相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：,液相区(,L,)——ABCD以上区域       δ固溶体区——,AHNA,奥氏体区(γ)——,NJESGN,铁素体区(α)——,GPQ,以左       渗碳体区(Fe3C)——,DFK,直线,,1.铁碳相图和铁碳合金

5、,两相区——7个,,7个两相区分别存在于两个相应的单相区之间：,,L,+δ——,AHJBA,,L,+γ——,BJECB,,L,+ Fe3C——,DCFD,δ+γ——,HNJH,γ+α——,GPSG,γ+ Fe3C——,ESKFCE,α+ Fe3C——,PQLKSP,,,1.铁碳相图和铁碳合金,三相区——3个,,包晶线——水平线,HJB,(,L,+δ+γ)共晶线——水平线,ECF,(,L,+γ+Fe3C)共析线——水平线,PSK,(γ+α+ Fe3C),,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,1.铁碳相图和铁碳合金,,Fe-Fe3C相图包含三个恒温转变：包晶、共晶、共析。

6、,,包晶转变,发生在1495℃（水平线,HJB,）,,反应式为：,,,,,1.铁碳相图和铁碳合金,式中,L,0.53——含碳量为0.53%的液相；δ0.09——含碳量为0.09%的δ固溶体；,γ0.17——含碳量为0.17%的γ固溶体,，,即奥氏体，是包晶转变的产物。,,,含碳量在0.09~0.53%之间的合金冷却到1495℃时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。,,1.铁碳相图和铁碳合金,共晶转变发生在1148℃（水平线,ECF,），反应式为：,,,,,共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，,用符号,Ld,表示。凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148℃时，都会发生共

7、晶反应，形成莱氏体,。,,,1.铁碳相图和铁碳合金,共析转变发生727℃（水平线,PSK,），反应式为：,,,,共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，,用字母,P,表示。含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727℃ 时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,Fe-Fe3C相图中的,ES,、,PQ,、,GS,三条特性线也是非常重要的，它们的含义简述如下：,,ES,线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。奥氏体的最大溶碳量是在1148℃时，可以溶解2.11%的碳。而在727℃时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148℃冷到7

8、27℃的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，,这种渗碳体称为二次渗碳体,(Fe3CII)。,,1.铁碳相图和铁碳合金,PQ,线是碳在铁素体中的溶解度曲线。727℃时铁素体中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200℃仅可以溶解7×10-7%C。所以铁碳合金由727℃冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。,,1.铁碳相图和铁碳合金,GS,线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的

9、终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可以分为纯铁、钢和白口铁三类。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,,,,,,图3  Fe-Fe3C合金分类,,,1.铁碳相图和铁碳合金,1.纯铁——含碳量<0.0218%，显微组织为铁素体。,,2.钢——含碳量0.0218%～2.11%，特点是高温组织为单相奥氏体，具有良好的塑性，因而适于锻造。根据室温组织的不同，钢又可以分为：,,亚共析钢(Hypo-eutectoid steel)：含碳量0.0218%~0.77%，具有铁素体α+珠光体,P,的组织，

10、且含碳量越高（接近0.77%）,珠光体的相对量越多，铁素体量越少。,,共析钢(Eutectoid)：含碳0.77%，组织是全部珠光体,P,。,,过共析钢(Hyper-eutectoid)：含碳量0.77%～2.11%，组织是珠光体,P,+渗碳体Fe3C。,,1.铁碳相图和铁碳合金,3.白口铁——含碳量2.11%～6.69%，特点是液态结晶时都有共晶转变，因而具有良好的铸造性能。但是即使在高温也是脆性材料，不能锻造。根据室温组织不同，白口铁又分为：,,亚共晶白口铁(Hypo-eutectic white iron)：含碳2.11%～4.30%，组织是珠光体,P,+渗碳体Fe3C+莱氏体,Ld,'

11、。,,共晶白口铁(Eutectic white iron)：含碳4.30%，组织是莱氏体,Ld,'。,,过共晶白口铁(Hyper-eutectic white iron)：含碳4.3%~6.69%，组织是渗碳体Fe3C+莱氏体,Ld,'。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,根据Fe-Fe3C相图，共析钢从液态冷却到室温要发生三次组织转变：匀晶转变,L,→γ（奥氏体），共析转变γ→(α+Fe3C)（珠光体,P,）,α中析出三次渗碳体(Fe3CIII)。具体转变过程见分解图4、5、6、7。室温下共析钢的组织组成全部为珠光体（可以忽略Fe3CIII）。图8是共析钢室温组织（珠光体）的金相照片。,,,1.铁

12、碳相图和铁碳合金,,,,,,,,,图4,,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,即45号钢,,,45钢在液态到室温的冷却过程中将发生以下转变：,,匀晶转变L0.45→L0.53+δ，,,包晶转变L0.53+δ→γ0.45，,,同素异晶转变γ0.45→α+γ0.77，,,共析转变γ0.77→(α+Fe3C)。转变过程见分解图9、10、11、12、13。,,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,室温下45钢的组织为

13、：铁素体α+珠光体P（α+Fe3C）。,45钢的实际室温组织照片见图14。所有亚共析钢的室温组织都是由铁素体和珠光体组成，区别仅在于相对量的差别：含碳量越高（越接近0.77%C），珠光体的量越多、铁素体的量越少。,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,1.铁碳相图和铁碳合金,,,,,,,,图16   60钢的室温组织,,,1.铁碳相图和铁碳合金,,根据铁碳相图，共析钢加热到超过A1温度时，全部转变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢必须加热到A3和Acm以上才能获得单相奥氏体。,,钢加热和冷却时发生相转变的温度。,,α铁加热到910℃以上就变成为γ铁，,,如果再冷却到910℃以下又变

14、为α铁，,此转变温度称为A3转变温度，,,1.铁碳相图和铁碳合金,对于碳含量小于0.77％铁碳合金，该转变温度随碳含量的增加而降低；,碳含量为0.77％时的转变温度称为A1转变温度；,碳含量大于0.77％时的转变温度称为,Acm转变温度,，该转变温度随碳含量的增加而升高。AC1和AC3代表加热时的转变温度，Ar1和Ar3代表冷却时的转变温度。这些转变温度简称为临界点，或叫临界温度。有时还把AC3称为上临界点。,,,1.铁碳相图和铁碳合金,钢的热处理多数需要先加热得到奥氏体，然后以不同速度冷却使奥氏体转变为不同的组织，得到钢的不同性能。因此掌握热处理规律，首先要研究钢在加热时的变化。,,1.铁碳

15、相图和铁碳合金,钢淬火后的组织是马氏体及少量残余奥氏体,它们都是不稳定的组织,都有向稳定的组织(铁素体和渗碳体两相混合物)转变的倾向.,但在室温下,原子活动能力很差,这种转变速度极慢.随着回火温度的升高,原子活动能力加强,组织转变便以较快的速度进行.由于组织的变化,钢的性能也发生相应的变化.,,,1.铁碳相图和铁碳合金,按回火温度的不同,回火时淬火钢的组织转变可分为四个阶段.,1. 80-200℃马氏体分解,,当钢加热到约80℃时,其内部原子活动能力有所增加,马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出,马氏体中碳的过饱和程度不断降低,同时,晶格畸变程度也减弱,内应力有所降低.,这种出过饱和程

16、度较低的马氏体和极细的碳化物所组成的组织,称为回火马氏体.,,,1.铁碳相图和铁碳合金,2. 200-300℃残余奥氏体分解,,当钢加热温度超过200℃时,马氏体继续分解,同时,残余奥氏体也开始分解,转变为下贝氏体或回火马氏体,到300℃时,残余奥氏体的分解基本结束.,3. 300-400℃渗碳体的形成,,钢在回火的这一阶段,从过饱和固溶体中析出的碳化物转变为颗粒状的渗碳体(Fe3C).当温度达到400℃时,α固溶体中过饱和的碳已基本完全析出,α-Fe晶格恢复正常,由过饱和固溶体转变为铁素体.钢的内应力基本清除.,,1.铁碳相图和铁碳合金,4. 400℃以上渗碳体的聚集长大,,在第三阶段结束时

17、,钢内形成了细粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上的两相混合物,随着回火温度的升高,渗碳体颗粒不断聚集而长大.根据混合物中渗碳体颗粒大小,可将回火组织分为二种:400-500℃内形成的组织,渗碳体颗粒很细小,称为回火屈氏体.温度升高到500-600℃时,得到细小的粒状渗碳体和铁素体的机械混合物,,称为回火索氏体,.,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-1 退火处理,,钢的退火 将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能

18、，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,部分亚共析钢的完全退火温度:,,35 850-880°C 炉冷,,45 800-840°C 炉冷,,40Cr 830-850°C 炉冷,,65Mn 780-840°

19、C 炉冷,,20 Cr 860-890°C 炉冷,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,去应力退火： 去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。 锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。 去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。,,2.

20、汽车零件常用金属热处理方法,为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-2正火处理,,钢的正火是将钢加热到临界温度Ac3（或Acm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却，使钢全部转变为均匀的奥氏体的热处理方法。如果把钢件加热到临界温度Ac3以上100～150℃的正火则称为高温正火，它能消除过共析钢的

21、网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强度。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-3 淬火处理,,钢的淬火 淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-3-1完全淬火：将亚共析钢制件加热到A

22、c3点以上温度，保温后以大于临界冷却速度的冷却速度急速冷却，得到马氏体组织以提高强度、硬度及耐磨性的热处理称为完全淬火。,,2-3-2 不完全淬火：共析钢及过共析钢加热到Ac1-Acm之间的温度，保温后急剧冷却的热处理工艺，称为不完全淬火。不完全淬火主要用于碳素工具钢及低合金工具钢,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,,2-3-3 中碳钢的亚温淬火：,亚共析钢在Ac1-Ac3之间加热淬火称为亚温淬火。中碳钢临界区淬火，能得到极细的奥氏体晶粒，并使磷等有害杂质集中于少量游离分散的铁素体晶粒中，可提高钢的缺口韧性，减小回火脆性等。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-3-4 灰铸铁和球墨铸铁的淬

23、火：为进一步提高灰口铸铁及球墨铸铁的耐磨性、强度等性能，可对其进行淬火处理。淬火后应及时回火，以免置裂。,,2-3-5 局部淬火：通常，淬火时将工件整体加热至淬火温度并在淬火介质中冷却称为整体淬火。工程上常有一些工件仅需淬硬某一部分而将局部加热及冷却以获取局部硬度。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-4 回火：,钢的回火 将已经淬火的钢重新加热到临界点（Ac1）以下的某一温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。,,回火的目的：可使淬火或正火所得到的不稳定组织转变成

24、稳定组织，适当降低了硬度及强度；但提高了塑性和韧性，减少或消除了残余应力，得到回火马氏体组织。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-5 调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。,高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能，回火后的组织为索氏体组织。与正火处理相比较，调质处理可在硬度、抗拉强度相同的条件下，提高钢的屈服强度，其塑性几韧性的提高尤甚。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,调质处理适用于较大动载荷，尤其是复合应力（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、疲劳）下工作的工件。,,常用的调质处理

25、钢材有：35、40、45、50、40Cr等.,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-6 时效处理：,为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为人工时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,还有一种自然时效处理，大都用于铸件上。在室温下（10-40°C），将铸件停放一段时间后，强度和塑性将会提高。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-7 表面淬

26、火处理：,钢件表面淬火通常是指整体热处理（退火、正火或调质等）后将表面层加热到临界点以上的温度并急剧冷却的工艺方法。表面淬火后，常需低温回火以降低应力并部分恢复表面的塑性。表面淬火对提高钢件的耐磨损性以及抗疲劳性能方面极为有效。表面层的加热方法众多，计有：感应加热、火焰加热、电解液加热、脉冲加热、激光加热及电子束加热等。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-7-1感应加热：它是表面淬火最理想的一种加热方式。由于邻近效应和集肤效应的影响，感应加热时只是工件中靠近外表皮透入深度为定值的一层直接发热，内部发热很少；如果控制加热时间，增大加热功率，是直接加热层的热量来不及传到工件内部，这样就可以满足

27、表面淬火的要求。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,表面淬火感应线圈流过很大的中频电流而将工件表面加热。对一般工件加热时间只有几秒钟，工件内部温度根本来不及上升，然后断电，并迅速喷水使工件表面冷却。感应线圈用铜管通水冷却，线圈的形状要刚好包住工件，它与工件间的间隙要尽可能的小。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,淬火层的深度是一个重要的工艺要求，它对产品的质量有很大影响。淬火层的深度主要决定于加热电源的频率，频率越高，则透入深度越小，直接加热层及淬火深度也越浅。淬火加热电源的频率分为中频（2.5和8khz）和高频（70-300kz）两大类。中频淬火深度与电源的频率的关系是电源频率：8khz淬火

28、层深度、2.5khz淬火层深度2.4-10mm.。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,电源的功率对淬火层深度也有影响。功率越大，加热时间短，直接加热层的热量来不及向内部传播。淬火层就越浅。中频淬火所需要的电源功率与淬火面积有关，一般取单位面积的功率为（0.5-2）kw/平方厘米。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,高频淬火应用于承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性，需对工件表面提出强化要求，适于含碳量Wc=0.40～0.50%钢材。高频淬火后工件的表面硬度要比普通淬火高出2-5 HRc。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,为保证工件的心部性能、加工性能

29、、以及淬火时表面获得均匀的马氏体组织，常在高频前采用调质或正火处理，这样，调质工件的心部性能较高，而正火工件的机械加工性能较好。淬火后的工件必须经回火（或自回火）处理。,,中频淬火应用于大、中型工件，,也可用于小件（如轴承圈等）的穿透性淬火。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-8 化学热处理：将工件置于含有活性元素的介质中加热到一定时间，使合金元素渗入表面层或形成某种化合物的覆盖层，以提高工件的耐磨性、抗蚀性、疲劳抗力或接触疲劳抗力等性能的工艺方法。   化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,化学热处理与表面热处理不同之处是

30、后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,2-8-1 滲碳：在富碳介质中使碳渗入低碳钢（含碳量0.10-0.30%）或低碳合金钢表面，在保持心部高韧性的前提下能获得高硬度的表面层，其组织为马氏体或马氏体和细粒状碳化物组织，从而提高工件耐磨性和疲劳强度。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,例如汽车变速器齿轮采用20CrMnTi低碳合金钢，渗碳层深0.

31、8-1.2mm,经淬火、低温回火（150-200°C）后，获得表面硬度为HRc58-64；心部硬度为HRc29-45。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,此外还有固体渗碳、气体渗碳盐浴渗碳、火焰渗碳、局部渗碳等各种不同工艺方法。,,渗碳层深度是指由表面起到心部组织为止，含转变区域在内的渗碳层总深度。,,渗碳层的显微组织在深度不小于层的总深度50%的区域为共析层，其金相组织为马氏体，渗碳体和残余奥氏体。,,2.汽车零件常用金属热处理方法,渗碳层深度范围按设计要求推荐为：,,热处理后不需磨制的零件：；；,,热处理后需要磨制的零件：；；,,热处理后硬度推荐为：HRc58-63 ；心部硬度为HRc 3

32、3-48,,2.汽车零件常用金属热处理方法,C-8-2 渗氮处理：在含有活性氮的介质中，使工件表面渗入氮元素，以提高工件的硬度、耐磨性、疲劳强度等化学热处理工艺，称为抗磨渗氮，简称渗氮（旧称氮化）。,,渗氮过程在钢的相变温度以下（450-600°C进行），因此渗氮的最大特点就是变形很小，硬度高，非常适合于热处理后要求变形量很小的耐磨零件。,,,2.汽车零件常用金属热处理方法,渗氮工艺可应用于低碳、中碳、高碳钢、工具钢和合金钢上。,,渗碳层深度较浅，一般在范围内。,,渗氮工艺最大的缺点是时间较长，因此成本较高。,,除此之外，化学热处理还有名目繁多的各种工艺，譬如：渗硼、渗铬、渗铝等等，因为汽车制

33、造上应用不广，在此就不再细说。,,3．有关硬度方面的常识,3．有关硬度方面的常识： 　　硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。,3-1 布氏硬度（HB）：,以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。用于铸、锻件毛坯；调质钢件等。,,,3．有关硬度方面的常识,,3-2 洛氏硬度（HR）：,当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度

34、试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：,,3．有关硬度方面的常识,HRA：,是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。,HRB：,是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。,HRC：,是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。,,,3．有关硬度方面的常识,,3-3 维氏硬度（HV）：,,以120

35、kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。用于较薄热处理钢制品等,,3．有关硬度方面的常识,调质处理,,1) 毛坯调质后直接加工的硬度范围:HB,,207-241; 229-269; 241-285;,,255-302,,2) 加工后再调质的硬度范围:,,HB 255-285; 285-321;,,HRc 33-39; 42-48,,3．有关硬度方面的常识,感应淬火,,耐磨要求高的零件:,,硬化层深: 1.2-2.5mm; 1.7-4.0;,,,硬度: HRc 58-63,,3．有关硬度方面的常识,耐磨要求一

36、般,提高机械强度与疲劳强度的零件:,,硬化层深: 直径的10-20% ；零件直径大于40mm时，建议用直径的10%。,,硬度: HRc 58-63；45-58；42-52。,,铸铁常用：HRc 45-58；42-52。,,,3．有关硬度方面的常识,感应淬火区的注意事项：,,1. 光轴淬火: 硬化区靠近轴端时,应保留2-8mm的不淬硬区,避免裂纹.,,2. 同一轴上有两处硬化区靠近时不应重叠,应有大于15mm的隔离带,以防淬裂.,,3. 硬化区靠近孔时,应保留2-8mm的不淬硬区,防止孔边缘融化和裂纹出现.,,3．有关硬度方面的常识,硬化区内有孔时,薄壁后度不应小于10mm.,,管子表面淬火,

37、壁厚应大于4mm.,,花键轴淬火时,硬化区应超出花键退刀处10-15mm,,带突缘的花键轴淬火时,硬化区要从根部R处开始,可提高零件的疲劳寿命.,,4.应用范例,4-1 灰铸铁:例如 HT250制成的轮毂,硬度应为HB170-241;金相组织为珠光体基体;铁素体含量不大于20%;石墨呈小片状均匀分布.,,4-2 转向节:材料球铁QT450-10;,,硬度为 HB145-220;石墨球化率在80%,,以上.,,4.应用范例,4-3 驱动轴三销外壳体:,,材料：20CrMnTi,,热处理：渗碳层深度0.5-0.8mm 淬火后回火至 HRc58-62,,中间轴材料:40Cr,,热处理:感应淬火;硬化层深度,,HRc 52-58,,4.应用范例,4-4 轮胎螺栓,,材料: 40Cr,,热处理: 调质处理; 硬度 HB 255-285,,4-5 连杆螺栓:,,材料: 40Cr,,热处理: 调质处理; 硬度 HRc 30-38,,